Avances en la tecnología de baterías por parte de investigadores coreanos: una opción más segura y asequible que las baterías de iones de litio

por Mateo González
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Aqueous Rechargeable Batteries

En un avance significativo, un equipo de científicos ha formulado un tipo novedoso y económico de batería recargable acuosa. Esta innovación tiene como objetivo superar los desafíos asociados con las baterías tradicionales de iones de litio comúnmente utilizadas en los sistemas de almacenamiento de energía (ESS). El núcleo de este avance es un catalizador compuesto único que combina dióxido de manganeso y paladio. Este catalizador neutraliza eficazmente el peligroso gas hidrógeno convirtiéndolo en agua, mejorando así tanto la seguridad como la eficiencia de la batería. Este desarrollo es muy prometedor para la aplicación comercial de estas baterías en ESS y varios otros sectores, presentando una alternativa viable, más segura y rentable a las tecnologías actuales.

Esta nueva tecnología facilita la transformación segura del gas hidrógeno en agua, mejorando significativamente la seguridad de las baterías. Marca un paso fundamental hacia la comercialización de estas baterías recargables acuosas más económicas y seguras.

Dado que la Tierra experimenta actualmente condiciones climáticas extremas, incluidas severas olas de calor y fuertes lluvias, la urgencia de adoptar fuentes de energía renovables y mejorar la infraestructura relacionada se ha vuelto primordial. Esta es una estrategia vital para preservar nuestro planeta durante estas condiciones ambientales desafiantes. Sin embargo, la naturaleza impredecible de la generación de electricidad a partir de fuentes renovables, que a menudo depende de condiciones climáticas variables, plantea un desafío sustancial.

En consecuencia, existe una demanda creciente de sistemas de almacenamiento de energía (ESS) que puedan almacenar y suministrar electricidad de manera confiable según sea necesario. Sin embargo, el uso actual de baterías de iones de litio (LIB) en ESS, si bien es efectivo, conlleva altos costos y posibles riesgos de incendio, lo que requiere el desarrollo de alternativas más asequibles y seguras.

El reciente avance en baterías recargables acuosas ha sido liderado por el Dr. Oh, Si Hyoung y su equipo en el Centro de Investigación de Almacenamiento de Energía del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST). Han creado con éxito una batería recargable acuosa altamente segura que aborda de manera efectiva los problemas de costo y seguridad.

Las baterías recargables acuosas, a pesar de su menor densidad energética en comparación con las LIB, ofrecen importantes beneficios económicos debido al menor coste de las materias primas. Sin embargo, la generación de gas hidrógeno a partir de la descomposición del agua ha sido un problema persistente, que ha provocado un aumento gradual de la presión interna y, finalmente, el agotamiento de los electrolitos, lo que plantea un riesgo importante para la seguridad y obstaculiza la comercialización.

Para abordar este desafío de seguridad, los intentos anteriores implicaron el uso de una capa de protección de superficie para reducir la interacción entre el ánodo metálico y el electrolito. Sin embargo, la corrosión del ánodo metálico y la consiguiente descomposición del agua en el electrolito normalmente dan como resultado la acumulación continua de gas hidrógeno, lo que podría provocar explosiones potenciales durante el uso a largo plazo.

Para contrarrestar este problema crítico, el equipo de investigación introdujo un catalizador compuesto de dióxido de manganeso y paladio. Este catalizador convierte eficientemente el gas hidrógeno producido dentro de la celda de la batería nuevamente en agua, garantizando así el rendimiento y la seguridad de la celda. En condiciones normales, el dióxido de manganeso no reacciona con el gas hidrógeno. Sin embargo, la adición de una pequeña cantidad de paladio cambia esto, permitiendo que los catalizadores absorban hidrógeno y lo conviertan nuevamente en agua. En las pruebas realizadas con una celda prototipo equipada con los nuevos catalizadores, la presión interna se mantuvo dentro de límites seguros y no se observó agotamiento del electrolito.

Los resultados de esta investigación abordan eficazmente un importante problema de seguridad en las baterías acuosas y representan un paso importante hacia su futura aplicación comercial en ESS. Sustituir las LIB por estas baterías acuosas más asequibles y seguras podría incluso provocar un aumento en el mercado mundial de ESS.

El Dr. Oh, Si Hyoung de KIST comentó: "Esta tecnología representa un enfoque de seguridad personalizado para baterías recargables acuosas, incorporando un mecanismo de seguridad activo que regula automáticamente los factores de riesgo". Añadió además que este enfoque podría aplicarse en diversos contextos industriales donde las fugas de gas hidrógeno son un principal problema de seguridad, como las estaciones de servicio de hidrógeno y las plantas de energía nuclear, mejorando así la seguridad pública.

Este estudio, titulado “Baterías recargables acuosas altamente seguras mediante regeneración de electrolitos mediante ciclo catalítico Pd-MnO2” de Hyun-gi Jo y colegas, se publicó el 14 de julio de 2023 en Energy Storage Materials y recibió financiación del Ministerio de Ciencia y TIC.

DOI: 10.1016/j.ensm.2023.102881

Preguntas frecuentes (FAQ) sobre baterías recargables acuosas

¿Cuál es la innovación clave en la nueva tecnología de baterías desarrollada por científicos coreanos?

La innovación clave reside en un catalizador compuesto de dióxido de manganeso y paladio, que convierte el peligroso gas hidrógeno en agua. Esto mejora la seguridad y el rendimiento de las baterías recargables acuosas recientemente desarrolladas, proporcionando una alternativa rentable y más segura a las baterías de iones de litio existentes.

¿Cómo mejora la seguridad esta nueva tecnología de baterías?

El catalizador compuesto de la nueva tecnología de baterías transforma eficientemente el gas hidrógeno, que se genera durante el funcionamiento, de nuevo en agua. Este proceso reduce significativamente el riesgo de acumulación de presión interna y posibles explosiones, lo que hace que las baterías sean mucho más seguras para su uso en sistemas de almacenamiento de energía y otras aplicaciones.

¿Cuáles son las posibles aplicaciones de estas nuevas baterías recargables acuosas?

Estas baterías se pueden utilizar ampliamente en sistemas de almacenamiento de energía (ESS), especialmente donde la seguridad y la rentabilidad son cruciales. Además, debido a su perfil más seguro, se pueden aplicar en diversas instalaciones industriales donde las fugas de gas de hidrógeno son un problema, como estaciones de servicio de hidrógeno y plantas de energía nuclear.

¿Qué desafíos abordan estas nuevas baterías en el contexto de las energías renovables?

Las nuevas baterías acuosas recargables abordan el desafío de proporcionar una solución de almacenamiento de energía confiable y segura para fuentes de energía renovables, que a menudo sufren una generación de electricidad impredecible debido a condiciones climáticas variables. Ofrecen una opción estable y más segura para almacenar y suministrar electricidad según sea necesario.

¿Quién dirigió la investigación sobre esta nueva tecnología de baterías y dónde se llevó a cabo?

La investigación fue dirigida por el Dr. Oh, Si Hyoung del Centro de Investigación de Almacenamiento de Energía del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST). El equipo se centró en desarrollar una alternativa segura y económica a las baterías tradicionales de iones de litio.

¿Qué hace que las baterías recargables acuosas sean económicamente ventajosas en comparación con las baterías de iones de litio?

Las baterías recargables acuosas son económicamente ventajosas debido al coste significativamente menor de las materias primas necesarias para su producción en comparación con las baterías de iones de litio. Esto los convierte en una opción más rentable para soluciones de almacenamiento de energía a gran escala.

¿Qué publicación presentó la investigación sobre esta nueva tecnología de baterías?

La investigación apareció en el artículo titulado “Baterías recargables acuosas altamente seguras mediante regeneración de electrolitos mediante ciclo catalítico Pd-MnO2”, publicado el 14 de julio de 2023 en la revista Energy Storage Materials.

Más sobre las baterías recargables acuosas

  • Diario de materiales de almacenamiento de energía
  • Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST)
  • Soluciones de almacenamiento de energía renovable
  • Perfil de investigación del Dr. Oh, Si Hyoung
  • Avances en la tecnología de baterías
  • Mecanismos de seguridad en la tecnología de baterías
  • Beneficios económicos de las baterías recargables acuosas
  • Información sobre financiación del Ministerio de Ciencia y TIC

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5 comentarios

sarahConnor1991 diciembre 28, 2023 - 9:20 pm

Excelente lectura, ¿la parte sobre la conversión de gas hidrógeno en agua? genio, pero ¿qué tan rentable será esto realmente a largo plazo?

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Avenida Eléctrica diciembre 28, 2023 - 11:43 pm

Debo admitir que estoy impresionado con los científicos coreanos aquí, siempre están traspasando los límites de la tecnología, pero el artículo podría necesitar un poco más de detalles sobre la ciencia real detrás de esto, ¿sabes?

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Ecoguerrero diciembre 29, 2023 - 12:22 pm

Esto es exactamente lo que necesitamos para un futuro sostenible, pero el artículo pasa por alto el impacto ambiental, ¿o me estoy perdiendo algo?

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Jenny Mills diciembre 29, 2023 - 2:56 pm

Artículo realmente interesante, me gusta cómo habla sobre el aspecto de seguridad de estas nuevas baterías. ¡La seguridad es clave hoy en día con toda la tecnología que utilizamos!

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Mark_theTechGuy diciembre 29, 2023 - 6:36 pm

Es genial ver cómo la ciencia siempre evoluciona, pero me pregunto cuánto tiempo pasará antes de que veamos estas baterías en nuestros teléfonos y demás.

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