Un equipo de investigadores crea las baterías de litio-aire definitivas: densidad energética de récord (1.500 Wh/kg) con una amplia vida útil (1.200 ciclos) | forococheselectricos

Un equipo de investigadores crea las baterías de litio-aire definitivas: densidad energética de récord (1.500 Wh/kg) con una amplia vida útil (1.200 ciclos)


La industria de las baterías se encuentra en plena ebullición. Impulsadas principalmente por el auge de la electrónica de consumo y de la movilidad eléctrica, las investigaciones relativas a químicas mejoradas que permitan incrementar la densidad energética, la durabilidad y los costes de las celdas se suceden a diario, con fabricantes y laboratorios presentando nuevas soluciones a un ritmo vertiginoso.

Las baterías de litio-aire son una de las soluciones que más interés han levantado en los últimos años entre los expertos. Esta tecnología no requiere de cátodos de óxido metálico, pues se genera energía electroquímica a partir de reacciones con el oxígeno presente en la atmósfera, y ofrece una densidad energética elevadísima. Sin embargo, esta solución también presenta algunos inconvenientes: gran parte de la energía se pierde en forma de calor, y las celdas tienden a degradarse con rapidez.

Uno de los principales problemas de las baterías de litio-aire consiste en que los catalizadores desarrollados hasta el momento mostraban una actividad lenta en las reacciones de reducción (ORR) y evolución (OER) del oxígeno. Además, a veces sólo permanecían activos para una de las reacciones, lo que podía resultar en un sobrepotencial durante los procesos de carga y descarga.

Para resolver esta situación se han empleado catalizadores metálicos (platino, oro…) y no metálicos (por ejemplo, a base de carbono); pero hasta ahora no se habían logrado avances importantes. Sin embargo, el investigador Alireza Kondori ha publicado recientemente un artículo en Advanced Materials en el que informa sobre un nuevo tipo de baterías de litio-aire con un amplio ciclo de vida y sobrepotenciales bajos.

Un equipo formado por investigadores del Instituto de Tecnología de Illinois, de la Universidad de Pennsylvania, de la Universidad de Illinois en Chicago y del Laboratorio Nacional Argonne ha desarrollado una batería de este tipo que emplea nanopartículas de Mo3P (fosfuro de trimolibdeno) altamente activas con sobrepotenciales de carga y descarga relativamente bajos (entre 80 y 270 mV) como catalizadores.

La batería resultante funciona en condiciones ambientales con una eficiencia energética del 90,2% y una densidad energética de 1.500 Wh/kg, una cifra ocho veces superior a la exhibida por las baterías de iones de litio de última generación. La vida útil estimada es de 1.200 ciclos de carga y descarga completos, un valor de auténtico récord para esta tecnología.

Fuente | Nanowerk

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83 comentarios en «Un equipo de investigadores crea las baterías de litio-aire definitivas: densidad energética de récord (1.500 Wh/kg) con una amplia vida útil (1.200 ciclos)»

  1. Un Model S con 800 kWh ?
    No sé Rick . No tendrá demanda ni hoy ni en 2039.
    En 2040 igual si . Quién sabe ?
    A ponerse commoditie y palomitas.

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  2. Una buena batería debe reunir muchas características concretas que la hagan útil, no os dejéis vender la moto como se hace con el hidrógeno publicitando solamente sus 2 puntos fuertes (autonomía y tiempo de carga), en el caso de esta batería podría ser que ocupe mucho volumen haciéndola inviable para un vehículo, o que el precio sea de locura, etc etc etc.

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  3. TRIBUNAL DE BATERÍAS MILAGRO
    Proyecto nr 3738
    -¿Ha traído alguna batería para que este tribunal la pueda probar?
    -Bueno, verá, ejem.. batería lo que se dice batería no tenemos ninguna pero le aseguro que en el laboratorio hemos hecho unas pruebas y…
    -¡SIGUIENTEEEEE!!

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    • +1000000

      JAJAJAJA, muy bueno, simplemente necesitan unos 20 milloncejos para seguir investigando y lanzar los primeros prototipos que se presentarían en 2027.

      Ojo, si todo va según la Hoja de Ruta, puede haber demoras de +-2 años y segunda ronda de financiación con otros 15 o 20 milloncejos extras para presentar «algo» definitivo.

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  4. Habrá que esperar a ver qué dicen los especialistas, pero por lo menos dan datos y hay alguien de renombre detrás de esto.
    Si todo eso fuese cierto, aunque fuese más caro que las de Tesla podrían valer para los aviones eléctricos.
    Si es que 100kWh pesarían 67kg. Me da la risa floja.
    Tampoco mencionan el volumen. Supongo que sí reacciona con el aire tienen que tener ventilación entre lámina y lámina, no?
    Al final van a volver las puñeteras rejillas a los morros de los coches!

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    • como q van a volver?
      si no se han ido!!!
      mira los morros de:
      jaguar i-pace
      mercedes-benz eqc
      audi e-tron
      polestar 2
      etc

      lamentables…

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      • Anda pues yo no le veo nada de antiestético a las rejillas frontales, si me dijeras el tubo de escape que no tiene función ninguna, pero la ventilación de los componentes siempre va a ser necesaria y no le veo la pega.

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    • ¿Y como te crees que eefrigera sus baterias todos los coches que tienen un sistema termico con liquido?
      Pues tienen radiadores, y más de uno.
      Todo el moreo del Model S son radiadores.
      Y encima refrifrega correctamente para un uso normal, pero no para un uso intensivo….
      Las parrillas, desde hace decadas son puramente decorativas, los coches no las necesitas, las ponen porque quieren.
      Y no son necesarias desde que se inventaron los ventiladores electricos….
      Antes si eran necesarias porque los ventiladores eran a correa, o sea, estaban conectados al motor, y cuanto más rapido giraba el motor, más refrigeraba….
      Hace años que no es así.
      Y las tomas de aire se pueden poner abajo, y canalizar el aire, como tienen infinidad de coches.

      Y quien pone rejillas por cueationes estéticas (discutible, pero esa es otra cuestión) las seguira poniendo.
      Hadta que eecida no ponerlas más….
      Porque quiera….

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    • Para los aviones electricos tiene el problemilla de necesitar oxigeno atmosferico (como la plla de Hidrógeno), y por tanto para volar a 11000 metros necesitaria compresores para obtener el oxigeno necesario , que se llevarian buena parte de la energia.

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  5. Los logros en laboratorio son solo eso, de laboratorio. Cuando haya un uso comercial de esas baterías entonces hablaremos de un avance real.

    Me acuerdo de unas baterías casi infinitas que usa la NASA para sus satélites, pero que nunca tendrán un uso comercial porque están hechas con diamante. Están genial todos los avances pero ya sabemos que puede tardar entre mucho y nunca en llegar a los hogares.

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    • Que va, no son con diamentes, son con plutonio….
      Y lógico que no se usen en la tierra…
      Aunque en realidad si se usan.

      Por cierto, el Nobel de quimica que les dieron a los tres por las baterías de litio era porque uno fue el descubridor en laboratorio, el otro simplificó el tema y al tercero las hizo comerciales….
      Así que tu me dirás si no tiene importancia el laboratorio….
      Ni idea tienes de las cosas que se estudian y lo que se tarda en sacarlo.
      Y lo que cambia la vida de la gente….

      Mi padre estudiabe el PET, con lo que se detecta el cáncer, en el año 1986….y están en uso en hospitales desde hace 15 0 20 años….
      Y se descubrió, en laboratorio en los años 50…..
      La teoría que permitió la vacuna del Covid, se está estudiando en laboratorio desde hace 30 años…..
      No desprecies lo que se estudia y descubre en un laboratorio….

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      • +1. Algunos interpretan estas noticias irónicamente como «anuncio de la batería milagrosa de la semana» pero otros las leemos como «noticia sobre investigación en baterias». Entiendo que no tenga interés para todo el mundo pero al menos no hagan comentarios despectivos!

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      • Lamento tu comprensión lectora. Tu mismo dices que investigaciones que han salido recientemente llevan muchas décadas investigándose, y eso es lo que destacaba, que algo que está en el laboratorio puede tardar muchos años en salir. Repetiste lo mismo que yo con otras palabras. Y tampoco menosprecio ninguna investigación, todas aportan conocimiento, incluso aquellas que aparentemente son absurdas y sin ningún tipo de utilidad. Edison nunca renegaba de sus fracasos, decia que había descubierto mil maneras de cómo no hacer una bombilla.

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        • Mi comprensión lectora está bien.
          Eres tú el que ha puesto esto: «Los logros en laboratorio son solo eso, de laboratorio. Cuando haya un uso comercial de esas baterías entonces hablaremos de un avance real.»

          Un logro en un laboratorio ES un avance real.
          Lo que se puede decir es que no sea un avance comercial, pero real lo es.
          No es una teoria.

          Una cosa muy diferente es que se toericen las diferentes capacidades de los distintos elementos, para saber por donde investigar, y la otra es que ya en laboratorio se obtengan resultados.
          Y en este caso ni siquiera es la primera vez, son resultados de los estudios de mejora de unas químicas.

          Y si has querido decir lo del segundo párrafo, pues no es lo que se entiende de lo escrito.

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          • Sabes perfectamente que lo que se consigue en condiciones de laboratorio no implica que tenga aplicaciones viables fuera de él, y en caso de tenerlas puede pasar mucho tiempo hasta que se complete el desarrollo de las técnicas industriales que hagan posible su uso. O sea que sí, lo que se consigue en el laboratorio es solo un éxito de laboratorio, y mientras se quede en el laboratorio la humanidad no puede beneficiarse de ese logro. Ya puedes conseguir cualquier milagro en el laboratorio, sin una aplicación práctica, el efecto es el mismo que quedarte en la teoría.

            Cuando se habla de las propiedades del grafeno no es porque teóricamente se crea que las tiene, sino que es porque se han realizado muchos experimentos de laboratorio que así lo demuestran, pero aún no se ha logrado trasladar esos experimentos a escala industrial. Sin eso, el grafeno se queda como una prometedora materia de futuro. Creo que más claro no puedo ser.

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            • Lo que no se logra con el grafeno es producirlo a escala industeial, no darle aplicaciones.
              Todo avance empieza por un logro «de laboratorio».
              Por supuesto no todos los logros ee laboratorio luego tiene aplicaciones comerciales inmediatas, algunos necesitan más tiempo y evolución y muchos se quedan ahí.
              Pero el tono de tu frase no es eso, es una frase donde das por hecho que todo descubrimiento de laboratorio no sirve para nada, porque no saldra de allí.

              Si no es eso lo que piensas, cómo lo estás diciendo ahora, te has expresado mal.

              De ahí mi respuesta.
              Y más cuando lo que presentan es una solución a ciertos problemas de la tecnología, y con tablas de datos y todo.
              ¿Saldrá !añana? Lo dudo, pero es un indicativo de que van por el buen camino.

            • ¿Gráficos y datos, dices? Pues, no. Solo dan algún dato, pero le faltan muchos otros. Y un gráfico lo puede hacer cualquiera, que cuando se trata de proyecciones no implica que se cumpla.

              En laboratorio se hacen los experimentos en condiciones controladas de oxígeno, humedad, temperatura, presión atmosférica… No sabemos en qué rango pueden trabajar estas baterías, qué tasa de pérdida de carga tienen, si se estropean con aire contaminado, si tiene distinto rendimiento a diferente altitud, etc. Te repito que es solo un éxito de laboratorio. Para que lleguen a la calle les queda un mundo.

              Eso de que «los descubrimientos de laboratorio no valen para nada» te lo sacas tú de la manga, porque en ningún momento he dicho eso. He puesto en contexto la noticia: «nos encontramos en el laboratorio», no se trata de una empresa que haya puesto un pack de baterías en un coche para comprobar que tal funcionan en condiciones reales de uso.

              Y lo del grafeno y tu comprensión lectora, ¿qué parte de «se han realizado muchos experimentos en laboratorio, pero no se han trasladado a escala industrial» no has entendido? Porque repites lo mismo con otras palabras, igual que antes.

    • “Solo eso”. ¡Mira qué cachondo!

      Los logros de laboratorio de hace 30 años son los que nos van a sacar de la mierda ahora.

      Sin logros de laboratorio ahora, dentro de 20 años nos quedamos como estamos.

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      • Te harías cruces de la cantidad de cosas que funcionan en condiciones de laboratorio, pero no son viables fuera de allí. Y tú mismo lo dices, un logro de laboratorio puede tardar muchos años en salir a la calle, y muchos de los cuales ni siquiera llegan a salir del laboratorio. Yo, al menos, soy consciente de eso.

        Estas baterías ni siquiera tienen fecha de salida al mercado, así que, yo no las esperaría pronto. Además que se desconoce totalmente cuál sería el coste de fabricarlas en masa.

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        • ¿Y tu propuesta cuál es? ¿Que dejen de hacer pruebas en laboratorios? ¿Que se dejen de publicar sus resultados?
          Mucho terraplanismo leo últimamente.

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          • Mi propuesta es que no se tomen estas noticias como si fuéramos a tener estos avances mañana mismo en casa, que seamos conscientes de lo que hablamos. Y eso no tiene nada que ver con que se dejen de publicar noticias o se deje de investigar en laboratorio.

            Si por mí fuera, invertiría el presupuesto íntegro de defensa en investigación e I+D, el retorno del cual suele ser de 8 a 1. Con esto pagarías sanidad, pensiones, ERTEs, sacarías el país de la crisis y aún podrías duplicar el presupuesto de defensa. Pero llevamos décadas de atraso.

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  6. Y aquí les presentamos las baterías que desbancaran a los aviones térmicos, para los que creen que no llegarán, según los expertos con baterías de 1000w/kg ya serán posibles.

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    • Muchas siguen avanzando.. y muchas tendrán su salida comercial.. que no quiere decir que tengan que ver con la movilidad. Hay que recordar que casi tooodo va a tender a ser eléctrico.

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  7. Ya vereis como cuando los amos del cotarro automovilistico asuman que no hay vuelta atras y que se pueden meter sus motores térmicos por donde les quepan empezamos a ver maravillas en el mundo de las baterias y los motores electricos. Vamos, los de Tesla van a parecer unos niños de primaria.

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  8. 1200 ciclos completos? Una batería de un coche de empresa que no pare y cargue todos los días la batería completa en 5 años está para tirar.

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      • Depende del tamaño de la batería y del consumo del coche. Pero si tienes 50 KWh y tienes 300 km de autonomía, la cuenta sale 360.000 km.
        Porque me imagino que sí no haces la carga a tope serán menos kilómetros.

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        • Kike, muy caro tendría que costar el kilo de baterías Litio-Aire para que un fabricante solo instale 33 kilogramos en un vehículo a no ser que sea una moto.

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        • Pues, después de 360.000 km y con el ahorro de usar electricidad en lugar de gasolina, esa batería estaría más que amortizada.

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          • En mi coche térmico actual, le he hecho 283.310km en 6 años, y le he metido 18.879 litros de gasoil que me han supuesto 21.168,41 euros a una media de 1,121 euros/litro.

            Es un ejemplo, dependerá del coche, tipo de conducción y vias por las que transita, pero es una ejemplo real de lo que gastamos en gasoil.

            soy un poco friki y llevo una app donde registro todos los reportajes.

            también me sale que he soltado al aire 49.086 Kg de CO2 en ese periodo, una estimación pero a mi me parece una barbaridad, teniendo en cuenta que solo es mi coche y que hay millones de ellos en las carreteras soltando la misma porquería, y ya de camiones no quiero ni pensar lo que sueltan.

            lo uso por trabajo, así que no me digáis que coja el metro.

            mira si con esos 21000 euros no me daría para cambiar una batería cada 6 añitos…

            eso si, en el ámbito profesional se necesitan mejorar los tiempos de carga o la autonomía, o ninguna empresa va a aceptar que sus trabajadores estén 2-3h todos los días cargando sus vehículos mientras toman cafes

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    • Para ser más concretos:
      500.000 km si la batería es de 64kWh ( 42kg + carcasa, unos 64kg )
      700.000 km si la batería es de 90kWh ( 60kg + carcasa, unos 90kg )
      1.000.000 km si la batería es de 130kWh ( 87kg + carcasa, unos 130kg )
      2.000.000 km si la batería es de 260kWh ( 175kg + carcasa, unos 260kg )
      3.000.000 km si la batería es de 400kWh ( 260kg + carcasa, unos 400kg )

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    • No, no se kiden así los ciclos.
      Si el coche tiene 400km de autonomía, tendrás que recargar 1.200 veces esos 400km.
      Si se hacen 200km diarios, es lo kismo que recargar 2.400 veces 200km….
      O sea, si el coche tiene 500km de autonomía, con 1.200 ciclos hará 1.200 X 500 = 600.000km….
      Ya me dirás si no te alcanza.

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  9. Estas baterías incluso en el supuesto de que sean caras y la carga sea lenta, se podrán usar en aviación, donde pueden haber paquetes de baterías precargados en el aeropuerto y que se reemplacen unos por otros, lo de que lleguen a los coches está por ver.

    Muy buena noticia esta, llevo tiempo echándole un ojo a las baterías de litio aire que parecía que no avanzaban, y hoy tenemos esta noticia, el cambio es inevitable ya.

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      • Pues muy abundantes y fáciles de incrementar en producción no parecen:

        Fósforo:
        https://es.m.wikipedia.org/wiki/Pico_de_fósforo

        Molibdeno:
        “ Es un metal plateado, tiene el sexto punto de fusión más alto de cualquier elemento. El molibdeno no se produce como el metal libre en la naturaleza, sino en varios estados de oxidación en los minerales.”

        “ La principal fuente de molibdeno es el mineral molibdenita (MoS2). También se puede encontrar en otros minerales, como la wulfenita (PbMoO4) y la powellita (CaMoO4). El molibdeno se obtiene de la minería de sus minerales y como subproducto de la minería del cobre, siendo esta última el principal modo de explotación comercial; el molibdeno está presente en las minas en un rango de entre un 0.01 y un 0.5%. Aproximadamente la mitad de la producción mundial de molibdeno se localiza en Estados Unidos.”

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  10. Veo con bastante alegria, que varios de vosotros estais de acuerdo con el esfuerzo que se esta haciendo, en la investigacion sobre baterias.
    Esfuerzo que al final tendra su recompensa y con el que saldremos ganando todos.
    Pero, para mi, 2011 Mark, lo a expuesto muy bien.

    Ojala, los españoles le dieramos importancia a la investigacion de todo tipo. Otro gallo nos cantaría.

    Volviendo a la bateria del articulo, muy buena noticia.
    Tal y como yo lo veo. Creo que al final le estan cogiendo el punto, a las mejoras de las baterias.
    Ya no se trata de una bateria en concreto, ni de un cambio en las formas de las celdas.

    Cuando hablan de una nueva bateria, tambien hablan de nuevos materiales.
    Creo que estamos asistiendo a un avance muy grande. Con un gran abanico de posibilidades.

    Ya hay baterias funcionando con diferentes materiales.
    Y creo que dentro de pocos años, va haber bastantes mas.

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    • Veo mucho optimismo en esta batería cuando, en caso de ser viable, aún le quedaría un largo camino por recorrer, antes de que se usen en la calle. Mira el motor de agua, existe, funciona perfectamente, pero el boro para hacerlo funcionar, además de escaso, vale 4.000 euros el kilo. Y ahí está, sin nadie que lo use.

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      • No es cuestión de ser optimista ni de pensar que el año que viene esten montadas en los coches.
        Nadie afirna anada al respecto.
        Todos somos conscientes que es un paso más y falta mucho para que sean viables.
        Es más, puede que nunca lleguen a ser viables.
        Eso se sabe.
        Pero también se sabe que son los pasos que se deben seguir.
        En este caso en particular no es un primer paso de una batería milagro, que está todo por ver, es el ir refinando algo conocido, el ir encontrando la manera de hacerla viable.
        Y es una buena noticia.
        Aunque sea en laboratorio.
        A diferencia de las baterias de Grafenano, que todo lo que decían y proponian apestaba a humo.

        Esa es la diferencia.

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        • Motor de agua es una expresión popular, no deja de ser un motor de combustión de hidrógeno, que sale de la reacción del boro con el agua. Vamos a llamar coche al coche, porque si le llamamos vehículo al igual alguno piensa que hablamos de otra cosa.

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          • Pues llama a las cosas por su nombre «motor de combustión a Hidrógeno». Llamarlo motor de agua además de ser falso es sensacionalista y puede confundir a alguno, al hacerle pensar que tal cosa existe.

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            • Tan falso y sensacionalista como llamar eléctricos a los coches híbridos enchufables con motor de combustión o de rango extendido. O llamar energía verde y sostenible al hidrógeno.

  11. No se si alguien de vosotros ha visto un road map alguna vez, pero en 2028-2030 ponen ese tipo de baterías a tener en esos años…

    No sé si llegarán, pero cuando lleguen y si llegan, os haréis caca en los calzoncillos…

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  12. si estas baterías llegaran a producirse realmente, eso sí que sería disruptivo en aplicaciones de transporte pesado y aéreo, con esas densidades energéticas ya sí es posible mover un avión, un barco etc… y en esas industrias se aplicaría primero, puesto que es un uso muy intensivo, en todo caso aunque no salgan a la luz, bastará con que una de las tecnologías de las que se hablan tengan éxito, bien sea electrolito sólido, grafeno o Li-aire, o una combinación de alguna de ellas.

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    • Ya lo he dicho antes, estas baterías para aplicarlas a la aviación tienen el problema de necesitar compresores para suministrar el oxigeno necesario a grandes alturas, lo que incrementa el peso y la energía consumida.

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  13. Espero que lleguen comercialmente, lo interesante es que se sigue investigando e innovando…. la prueba de fuego al final al cabo es sacarlo comercialmente

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