Los científicos han desarrollado una batería recargable a base de agua, segura y económica, que aborda las limitaciones de las baterías de iones de litio que se utilizan actualmente en los sistemas de almacenamiento de energía (ESS). Su innovación radica en un catalizador compuesto de dióxido de manganeso y paladio que convierte el peligroso hidrógeno en agua manteniendo la seguridad y el rendimiento. Este avance abre la puerta a la comercialización de estas baterías en ESS y otras industrias, proporcionando una alternativa más económica y segura a las tecnologías existentes.
Este verano, la Tierra está experimentando patrones climáticos extremos, incluidas severas olas de calor y fuertes lluvias. En estos tiempos difíciles, adoptar la energía renovable y fortalecer la infraestructura relacionada como estrategia para proteger el planeta es más urgente que nunca. Sin embargo, este enfoque enfrenta desafíos importantes debido a la imprevisibilidad de la generación de energía renovable, ya que depende de variables inciertas, como condiciones climáticas inestables.
Por lo tanto, existe una demanda creciente de sistemas de almacenamiento de energía (ESS) que puedan almacenar y suministrar energía cuando sea necesario. Sin embargo, las baterías de iones de litio (LIB) que se utilizan actualmente en ESS no solo son caras sino también propensas a sufrir incendios, por lo que existe una necesidad urgente de desarrollar alternativas más baratas y seguras.
Una tecnología innovadora convierte de forma segura el gas hidrógeno en agua, mejorando la seguridad de la batería. Este avance allana el camino para la comercialización de baterías recargables a base de agua más económicas y seguras.
Avances de la investigación sobre baterías recargables a base de agua.
Un equipo de investigación dirigido por el Dr. Oh, Si Hyoung del Centro de Investigación de Almacenamiento de Energía del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) ha desarrollado una batería recargable a base de agua altamente segura que puede proporcionar una alternativa oportuna que satisfaga las necesidades de costo y seguridad.
A pesar de la menor densidad de energía alcanzable, las baterías recargables acuosas ofrecen importantes ventajas económicas porque sus costos de materia prima son mucho más bajos que los de las LIB. Sin embargo, el hidrógeno producido por la descomposición del agua parásita hará que la presión interna aumente gradualmente y eventualmente agote el electrolito, lo que representa una gran amenaza para la seguridad de la batería y dificulta la comercialización.
Superar los desafíos de seguridad en la tecnología de baterías
Hasta ahora, los investigadores han intentado a menudo evitar este problema instalando capas de protección de la superficie para minimizar el área de contacto entre el ánodo metálico y el electrolito. Sin embargo, en la mayoría de los casos, la corrosión del ánodo metálico y la consiguiente descomposición del agua en el electrolito son inevitables, y la acumulación continua de hidrógeno puede provocar explosiones potenciales en funcionamiento a largo plazo.
Para resolver este problema crítico, el equipo de investigación desarrolló un catalizador compuesto de dióxido de manganeso y paladio, que puede convertir automáticamente el hidrógeno generado dentro de la batería en agua, garantizando así el rendimiento y la seguridad de la batería.
En circunstancias normales, el dióxido de manganeso no reacciona con el hidrógeno, pero después de agregar una pequeña cantidad de paladio, el catalizador absorbe fácilmente el hidrógeno y lo regenera en agua. En las celdas prototipo cargadas con el catalizador recientemente desarrollado, la presión interna de las celdas se mantuvo muy por debajo de los límites de seguridad y no se observó agotamiento de electrolitos.
Impacto en el futuro almacenamiento de energía
El resultado de esta investigación resuelve eficazmente uno de los problemas de seguridad más preocupantes en las baterías de agua y da un gran paso hacia la aplicación comercial de ESS en el futuro. Reemplazar las baterías de litio por baterías de agua más baratas y seguras incluso desencadenará un rápido crecimiento en el mercado global de ESS.
El Dr. Oh, SiHyoung del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea dijo: "Esta tecnología se basa en un mecanismo de seguridad activo incorporado que adapta estrategias de seguridad para baterías recargables a base de agua, a través del cual los factores de riesgo se controlan automáticamente. Además, se puede aplicar a diversas instalaciones industriales donde las fugas de hidrógeno son uno de los principales problemas de seguridad (como estaciones de hidrógeno, plantas de energía nuclear, etc.) para proteger la seguridad pública".
Fuente compilada: ScitechDaily