Baterías eléctricas basadas en un desecho industrial en vez de en el litio o el cobalto

Las baterías utilizadas en teléfonos, otros dispositivos portátiles, e incluso coches, dependen de metales como el litio y el cobalto, obtenidos mediante una minería intensiva e invasiva. A medida que más productos empiecen a depender de sistemas de almacenamiento de energía basados en baterías, será fundamental abandonar las baterías basadas en metales como el litio y el cobalto y reemplazarlas por otras más sostenibles, facilitando de este modo la transición hacia las energías limpias.

Ahora, un equipo integrado, entre otros, por Emily Mahoney y Christian Malapit, ambos de la Universidad del Noroeste, en Evanston, Illinois, Estados Unidos, ha transformado un producto orgánico de desecho a escala industrial (óxido de trifenilfosfano (TPPO)) en un eficaz agente de almacenamiento para baterías redox de flujo.

Miles de toneladas de óxido de trifenilfosfano se producen cada año como subproducto de muchos procesos de síntesis industrial orgánica, incluida la producción de algunas vitaminas, entre otras cosas. Sin embargo, al óxido de trifenilfosfano no se le da ningún uso y debe desecharse cuidadosamente tras su producción.

Las baterías redox de flujo almacenan energía eléctrica en forma de energía química a través de reacciones de REDucción y OXidación (de ahí las siglas REDOX) de materiales activos en el electrolito en la superficie del electrodo y la convierten de nuevo en energía eléctrica cuando es necesario.

Para facilitar la expansión en el uso de energías renovables como la solar y la eólica, se requiere un sistema de almacenamiento de energía a largo plazo que pueda almacenar la electricidad generada en condiciones meteorológicas favorables durante más de 8 horas y reutilizarla cuando sea necesario. Entre los sistemas candidatos, las baterías redox de flujo, que tienen un menor riesgo de incendio y un ciclo de vida largo (más de 20 años) en comparación con las baterías de iones de litio de uso común, están siendo objeto de muchas investigaciones a nivel mundial.

Aunque hay muchas versiones de tales baterías en el mercado o en fase de desarrollo, el uso de óxido de trifenilfosfano marca un antes y un después en este campo.

Emily Mahoney trabajando en una de las baterías redox de flujo de prueba. (Foto: Malapit Lab / Northwestern University)

Tradicionalmente, esta clase de materiales de fosfano han sido siempre demasiado inestables. Pero el equipo de Mahoney y Malapit ha logrado encontrar un modo de solucionar el problema de la inestabilidad, haciendo factible el uso de óxido de trifenilfosfano para baterías redox de flujo.

Con el nuevo proceso es posible convertir fácilmente el óxido de trifenilfosfano en una sustancia utilizable en tales baterías.

Para evaluar la estabilidad y la durabilidad de la nueva batería redox de flujo basada en el óxido de trifenilfosfano, el equipo llevó a cabo pruebas equivalentes a ciclos de carga y descarga convencionales. Después del equivalente a 350 ciclos de carga y descarga, la batería mantenía una salud notable, experimentando una disminución insignificante en su rendimiento.

Mahoney, Malapit y sus colegas exponen los detalles técnicos de su innovación en la revista académica Journal of the American Chemical Society, bajo el título “Triphenylphosphine Oxide-Derived Anolyte for Application in Nonaqueous Redox Flow Battery”. (Fuente: NCYT de Amazings)