Tradicionalmente, las baterías de iones de litio han requerido de metales raros obtenidos a través de prácticas que pueden dañar el entorno natural. Su eliminación también representa una amenaza significativa para el ecosistema, ya que incluyen metales tóxicos y elementos plásticos nocivos. Para hacer frente a estos inconvenientes, un equipo de científicos ha trabajado en la creación de una solución energética que reduce estos efectos adversos y mejora la eficiencia en el uso de la energía.
El resultado es una batería de aire y magnesio que utiliza el agua y el oxígeno para producir electricidad. Inspirándose en cómo las plantas respiran, esta batería replica la fotosíntesis al transformar el magnesio en energía a través de su reacción con el oxígeno y el agua. Este método revolucionario ofrece una opción energética más sostenible y descarta el uso de los materiales nocivos presentes en las baterías tradicionales.
La batería más ‘natural’ y sostenible del mundo
El trabajo es una colaboración liderada por AZUL ENERGY (Japón), el profesor Hiroshi Yabu del Instituto Avanzado de Investigación de Materiales de la Universidad de Tohoku y Shinpei Ono, investigador del Instituto Central de Investigación de la Industria de Energía Eléctrica junto a Amphico Ltd (con sede en Londres).
Yabu explica que esta batería “se basa en la forma en que las plantas respiran”. El proceso de fotosíntesis se parece mucho al ciclo de carga y descarga en las baterías. De la misma manera que las plantas convierten la luz solar en azúcar utilizando el agua y el CO2, “nuestra batería emplea magnesio para crear electricidad mediante la reacción con el agua y el oxígeno”.
El resultado es una innovadora solución para el almacenamiento de energía sostenible: una batería de aire y magnesio fabricada en papel y que se activa con agua. La elección del papel como base para la batería es clave en su diseño ya que proporciona varios beneficios. Su estructura, fina y ligera, disminuye la necesidad de usar metales o plásticos pesados, haciendo que sea una alternativa perfecta para aparatos móviles y otras aplicaciones que requieren portabilidad. Asimismo, los dispositivos que utilizan papel son más sencillos de desechar y tienen un menor impacto ambiental en comparación con los dispositivos convencionales.
Solucionando el problema de las baterías metal-aire
Al igual que las versiones anteriores de la tecnología de baterías de metal-aire, las de magnesio-aire sobre sustrato de papel se enfrentan al problema del insuficiente nivel de voltaje y potencia. Esta limitación ha afectado su capacidad para competir con otras tecnologías de baterías. Además, pueden sufrir problemas de corrosión, una duración reducida y reacciones químicas lentas, lo que dificulta su adopción en el mercado masivo.
Sin embargo, esta investigación ha desarrollado con éxito una batería con indicadores notables de eficiencia. Utilizando una hoja de magnesio unida al papel como ánodo y añadiendo el catalizador catódico y la capa de difusión de gas en el reverso del papel, han logrado un diseño sencillo pero eficaz.
Este innovador diseño da lugar a una batería que supera las prestaciones de previas del almacenamiento en papel. Con un voltaje de 1,8 V, una potencia superior a 100 mW/cm² y una capacidad energética de 968,2 Wh/kg, esta batería ofrece especificaciones competitivas frente a los sistemas de almacenamiento de energía convencionales.
Alcanza altos niveles de eficiencia sin sacrificar la seguridad, respetando a la vez el medio ambiente. Emplea cátodos de carbono y un electrocatalizador pigmentario que ha superado estrictas pruebas, asegurando una operación exenta de sustancias nocivas. La sostenibilidad de esta batería va más allá de su uso y se extiende a cada etapa de su ciclo de vida, desde su fabricación hasta su disposición final, explica Yabu.
La batería de aire y magnesio no solo es útil para sistemas de energía de emergencia y aparatos móviles, también se ha implementado con éxito en sensores de oxímetros de pulso y dispositivos de GPS. Esto evidencia su capacidad para suministrar energía a una amplia variedad de dispositivos electrónicos, reforzando su papel como una avanzada solución de almacenamiento energético.
Utilizando el agua y el oxígeno y la funcionalidad del papel, esta tecnología promete transformar la forma de proveer de energía a nuestros dispositivos electrónicos, reduciendo al mismo tiempo el deterioro del medioambiente.
