Utilizando la sal como ingrediente clave, un grupo de investigadores chinos y británicos han diseñado un nuevo tipo de batería recargable que podría acelerar el cambio a un transporte eléctrico y el coche eléctrico más ecológico en nuestras carreteras.
Muchos coches eléctricos (BEV) funcionan con baterías recargables de iones de litio, pero pueden perder energía y potencia con el tiempo. Según alertan los investigadores del estudio, bajo ciertas condiciones, dichas baterías también pueden sobrecalentarse mientras funcionan o se cargan, lo que también puede degradar la duración de la batería y reducir la distancia disponible por cada carga.
Para resolver estos problemas, la Universidad de Nottingham está colaborando con seis institutos de investigación científica en toda China para desarrollar un sistema de almacenamiento de energía innovador y asequible con las ventajas combinadas de rendimiento de una pila de combustible de óxido sólido y una batería de metal-aire.
La nueva batería podría ampliar significativamente la gama de coches eléctricos, a la vez que es totalmente reciclable, respetuosa con el medio ambiente, de bajo costo y segura.
Esta investigación examina diferentes posibilidades como la de una pila de combustible de óxido sólido que convierte hidrógeno y oxígeno en electricidad como resultado de una reacción química. Si bien esta alternativa puede ser altamente eficiente en la extracción de energía de un combustible, de bajo coste y más ecológico de producir, no son recargables.
Mientras tanto otras alternativas como las baterías metal-aire son células electroquímicas que utilizan un metal barato como el hierro y el oxígeno presente en el aire para generar electricidad. Durante la carga, emiten solo oxígeno a la atmósfera.
Estas últimas aunque no son muy duraderas, estas baterías densas de alta energía son recargables y pueden almacenar y descargar tanta electricidad como las baterías de iones de litio, pero de forma mucho más segura y barata.
En las primeras fases de investigación, el equipo de investigación exploró un diseño de batería de hierro y aire de alta temperatura que utilizaba sal fundida como un tipo de electrolito, activado por calor, para la conductividad eléctrica.
Las sales fundidas baratas ayudan a dar a una batería una impresionante capacidad de almacenamiento de energía y energía y un largo ciclo de vida.
Un proyecto con retos
No todo son ventajas en cada opción propuesta por lo que, en este caso, el Profesor George Chen, jefe de estudio de la Universidad de Nottingham, de la Facultad de Ingeniería, advierte de las características adversas de la sales fundidas puesto que «con calor extremo, la sal fundida puede ser agresivamente corrosiva, volátil y evaporarse o tener fugas, lo que es un desafío para la seguridad y estabilidad del diseño de la batería. Habría por tanto una necesidad urgente de ajustar estas características electrólíticas para un mejor rendimiento de la batería y permitir su uso futuro en el transporte eléctrico«.
Los investigadores han mejorado con éxito la tecnología convirtiendo la sal fundida en sal suave-sólida, utilizando nanopolvos de óxido sólido.
El profesor Jianqiang Wang, del Instituto de Física Aplicada de Shanghai, Academia China de Ciencias, que dirige este proyecto de colaboración, ha indicado que este electrolito de estado cuasi sólido (QSS) es adecuado para baterías de metal-aire que funcionen a 800 ºC (aproximadamente lo mismo que el del gas de escape del motor de un motor de gasolina o diesel) ya que suprime la evaporación y fluidez de las sales fundidas que pueden ocurrir a temperaturas de funcionamiento tan altas.
Resultados alentadores
En principio, el mantenimiento de una temperatura de trabajo efectiva se puede lograr mediante las corrientes de carga y descarga de la batería, un buen aislamiento térmico y algo de calefacción eléctrica adicional si es necesario.
El colaborador del proyecto, el Dr. Cheng Peng, también del Instituto de Física Aplicada de Shanghai, Academia China de Ciencias, explica un aspecto de diseño único y útil de esta investigación experimental.
La cuasisolidificación se ha logrado utilizando nanotecnología para construir una red conectada flexiblemente de partículas de óxido sólido que actúan como una barrera estructural que bloquea los electrolitos de sal fundida, al tiempo que les permite conducir la electricidad de forma segura en calor extremo.
El profesor Chen, que dirige un laboratorio de electrólisis de sal fundida en Nottingham, espera que los «resultados alentadores» del equipo ayuden a establecer un enfoque más simple y eficiente para diseñar baterías de aire de metal fundido de bajo costo y alto rendimiento con alta estabilidad y seguridad.
Fuente | Energy Storage Materials
