viernes, febrero 3, 2023

Esta batería de sodio y azufre promete ser más barata y cuatro veces más capaz que una de litio

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En busca de una alternativa real a las baterías de litio, un equipo internacional de científicos de la Universidad de Sidney ha presentado una batería de sodio-azufre de bajo coste que según sus investigaciones, multiplica por cuatro la capacidad de las baterías actuales sin necesidad de emplear ni litio ni otros materiales tóxicos y caros de extraer como el cobalto.

Estas baterías, en teoría, acaban con dos de los mayores problemas que habían tenido hasta ahora baterías de sales fundidas que existen en diversas formas desde hace unos 50 años: su capacidad justa y su corta vida útil. De poder fabricarse en serie, se perfilarían como una prometedora tecnología para el futuro almacenamiento de energía a escala de red.

Un punto clave de la investigación: la temperatura

En los últimos años, y a medida que crece el interés por las energías renovables, los investigadores científicos que se muestran optimistas respecto al potencial de las baterías de sales fundidas para almacenar energía son cada vez más. El principal motivo es que estas son relativamente asequibles, pues dependen de materiales de uso común.

Uno de los principales escollos de estas baterías de sodio-azufre (Na-S), que hasta ahora han sido una alternativa tímida a las de litio, es que su uso generalizado se ha visto limitado por su baja capacidad energética y los cortos ciclos de vida que presentaban por norma general. Y es que tenían que mantener sus electrodos a altas temperaturas para conservar el electrolito en estado líquido fundido.

La investigación de dirigida por el Dr. Shenlong Zhao de la Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad de Sidney, en la que han participado científicos de China y Australia, quiere acabar con estas limitaciones, y aunque aún es pronto para saber si han dado o no con la clave, afirman haber logrado un gran avance en el campo de las conocidas desde hace décadas como “baterías de sal fundida”.

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El punto de partida para la fabricación de esta prometedora batería es el azufre de sodio, un tipo de sal fundida que se puede procesar a partir del agua de mar, cuyo coste de producción es mucho menor que el de iones de litio.

Según la investigación publicada en la publicación especializada Advanced Materials, el equipo liderado por Shenlong Zhao, ha utilizado “un proceso de pirólisis simple y electrodos a base de carbono para mejorar la reactividad del azufre” y de paso la reversibilidad de las reacciones entre el azufre y el sodio. Así la batería ha conseguido una capacidad energética alta a temperatura ambiente, que según los investigadores, propicia que tenga una mayor vida útil.

“Cuando el sol no brilla y la brisa no sopla, necesitamos soluciones de almacenamiento eficientes que no causen daños a la Tierra y que sean fácilmente accesibles a nivel local o regional”, explica el Dr. Shenlong Zhao. “Esperamos que al proporcionar una tecnología que reduzca los costes globales podamos alcanzar antes un horizonte de energía limpia”.

El resultado de las investigaciones de su equipo es una batería de sodio y azufre con una capacidad de 1.017 mAh g-1 a temperatura ambiente, lo que, según sus propios análisis “cuadruplica la de una batería de iones de litio” con estándares actuales de unos 270 kw/h.

Y lo que es más importante, la batería demostró una buena estabilidad y conservó la mitad de su capacidad después de 1.000 ciclos de carga y descarga, lo que en el artículo del equipo se describe como “algo sin precedentes”.

Además, sus baterías también serían más fáciles de reciclar. “Se trata de un avance significativo para el desarrollo de las energías renovables que, aunque reducen los costes a largo plazo, han tenido varias barreras financieras de entrada”, afirma Zhao.

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Una vez demostrada la tecnología de estas baterías en las pruebas de laboratorio con pilas a escala, los investigadores trabajan ahora en versiones de pilas de petaca con vistas a su uso comercial en los próximos meses (no dan fecha concreta) como primer paso hacia su fabricación a escala.

“No hace falta decirlo, pero cuanto antes descarbonicemos, más posibilidades tendremos de frenar el calentamiento”, afirma Zhao. “Las soluciones de almacenamiento que se fabrican con recursos abundantes como el sodio -que puede procesarse a partir del agua de mar- también tienen el potencial de garantizar una mayor seguridad energética en general y permitir que más países se sumen al cambio hacia la descarbonización”.

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