Los investigadores descubren la "magia del silicato" para crear baterías más seguras, baratas y eficientes
Xiaowei Teng dirige un equipo que estudia una nueva forma de utilizar el hierro para crear acumuladores de energía de alto rendimiento
El mundo está pasando rápidamente a la energía renovable, pero hay deficiencias. La energía solar cae por la noche, y la eólica retrocede y asciende irregularmente. Hay que desarrollar nuevas tecnologías capaces de almacenar energía de la red eléctrica cuando hay excedente y desplegarla cuando no hay suficiente.
Las baterías recargables de iones de litio desempeñan un papel crucial en la vida cotidiana, ya que alimentan dispositivos que van desde los teléfonos inteligentes hasta los vehículos eléctricos. Sin embargo, dependen de recursos limitados como el litio, el níquel y el cobalto, lo que plantea problemas de sostenibilidad y coste.
Xiaowei Teng, catedrático James H. Manning de Ingeniería Química del WPI, dirige un equipo que estudia nuevas tecnologías de baterías para el almacenamiento de energía en la red. Los recientes resultados del equipo, publicados en la revista científica europea ChemSusChem, sugieren que el hierro, tratado con el aditivo electrolito silicato, podría crear un ánodo de pilas alcalinas de alto rendimiento. El hierro, segundo metal más abundante en la corteza terrestre después del aluminio, es mucho más sostenible que el níquel y el cobalto. Sólo en Estados Unidos se reciclan cada año unos 40 millones de toneladas métricas de hierro y acero procedentes de chatarra.
Teng señala que el hierro ya se utiliza como ánodo en las pilas alcalinas de hierro-níquel -inventadas por Thomas Edison en el siglo XX-, pero su eficiencia energética y su capacidad de almacenamiento son bajas debido a la formación de gas hidrógeno durante la carga y de óxido de hierro inerte durante la descarga.
"No queremos que se forme hidrógeno gaseoso al cargar una pila", explica Teng. "Deteriora considerablemente la eficiencia energética del sistema de baterías". Si no se resuelven estos problemas técnicos, las pilas alcalinas de hierro resultan menos atractivas para los sistemas modernos de almacenamiento de energía que se acoplan a las redes eléctricas."
En un artículo de portada publicado el 7 de octubre en ChemSusChem, el equipo informaba de que la adición de silicato a los electrolitos les permitía cargar una batería sin producir hidrógeno.
El silicato, un compuesto químico de silicio y oxígeno, se utiliza desde hace tiempo como agente barato y sencillo en vidrio, cemento, aislantes y detergentes, explica Sathya Jagadeesan, estudiante de doctorado del WPI y autor principal del artículo. El equipo descubrió que el silicato también interactúa fuertemente con los electrodos de las pilas y suprime la generación de gas hidrógeno. Según Teng, este nuevo proceso podría mejorar la química redox del hierro alcalino en baterías de hierro-aire y hierro-níquel para aplicaciones de almacenamiento de energía, como microrredes o parques solares o eólicos individuales.
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