Las baterías son elementos esenciales para el funcionamiento de muchos dispositivos electrónicos, desde los móviles hasta los coches eléctricos. Sin embargo, las baterías actuales tienen varios inconvenientes, como el uso de materiales tóxicos, el riesgo de incendio o explosión, o el impacto ambiental de su producción y desecho. Por eso, la búsqueda de alternativas más seguras, eficientes y ecológicas es un reto para la ciencia y la tecnología.
El caso es que un equipo de investigadores de la Universidad RMIT de Australia ha desarrollado un nuevo tipo de batería que utiliza agua con sales disueltas en lugar de fluidos electrolíticos peligrosos, como el ácido sulfúrico o las sales de litio. Emplea bismuto y magnesio como recubrimientos para los electrodos de zinc, lo que mejora la densidad energética y la estabilidad de la batería. El resultado es una batería líquida que podría reemplazar a las de litio y plomo en un futuro próximo, aunque ya sabemos que promesas de ese tipo salen cada año (esperemos que esta vez sí despegue).
¿Qué ventajas tiene la batería de agua?
La batería de agua tiene varias ventajas sobre las baterías convencionales, tanto en términos de rendimiento como de seguridad y sostenibilidad. Algunas de ellas son:
- Mayor durabilidad: La batería de agua puede retener el 85% de su capacidad después de 500 ciclos de carga y descarga, lo que supera a muchas baterías de litio y plomo. Esto significa que tiene una vida útil más larga y que requiere menos reemplazos.
- Menor riesgo: La batería de agua no contiene sustancias inflamables ni explosivas, por lo que reduce el peligro de accidentes o daños en los dispositivos. Además, al usar agua como electrolito, evita la formación de dendritas, que son estructuras metálicas que pueden provocar cortocircuitos y fallos en las baterías.
- Más ecológica: La batería de agua utiliza materiales más abundantes y menos contaminantes que las baterías de litio y plomo, lo que reduce el impacto ambiental de su fabricación y desecho. Asimismo, la batería de agua se puede desmontar fácilmente para su reutilización o reciclaje, lo que contribuye a la economía circular y al ahorro de recursos.
¿Cómo funciona la batería de agua?
La batería de agua se basa en el mismo principio que las baterías convencionales, que es la transferencia de electrones entre dos electrodos (ánodo y cátodo) a través de un electrolito. La diferencia es que el electrolito es agua con sales disueltas, como cloruro de sodio o cloruro de potasio, que permiten el flujo de corriente eléctrica.
Los electrodos son de zinc, que es un metal barato y fácil de obtener, pero que tiene el problema de que se oxida y se degrada con el tiempo. Para evitar esto, los investigadores han recubierto el ánodo de zinc con una capa de bismuto, que es un metal que actúa como una barrera protectora y que evita la formación de dendritas. El cátodo de zinc también tiene un recubrimiento de magnesio, que es otro metal que mejora la densidad energética y la estabilidad de la batería.
La batería de agua se puede cargar y descargar de forma similar a las baterías convencionales, conectándola a una fuente de energía externa. Los investigadores han probado prototipos de diferentes tamaños y formas, desde monedas hasta cilindros que se asemejan a las pilas AA y AAA. También han diseñado una batería que se conecta a un panel solar y a una luz solar de 45 vatios, que puede mantenerse encendida durante 12 horas después de una carga completa.
¿Qué aplicaciones tiene la batería de agua?
Vídeo sobre las baterías de agua, de donde he extraído la imagen que ilustra esta noticia.
La batería de agua tiene un gran potencial para aplicarse en diversos ámbitos, desde la electrónica de consumo hasta el transporte o las energías renovables. Algunas de las posibles aplicaciones son:
- Dispositivos portátiles: La batería de agua podría alimentar todo tipo de dispositivos portátiles, como móviles, ordenadores, cámaras, relojes o auriculares. Al ser más segura y duradera que las baterías de litio, podría mejorar el rendimiento y la fiabilidad de estos aparatos, así como reducir su coste y su huella ecológica.
- Coches eléctricos: La batería de agua podría ser una alternativa a las baterías de litio y plomo que se usan actualmente en los coches eléctricos. Al tener una mayor densidad energética y una menor degradación, podría aumentar la autonomía y la vida útil de los vehículos, así como disminuir el riesgo de incendio o explosión. Además, al ser más ecológica y reciclable, podría contribuir a la transición hacia una movilidad más sostenible.
- Almacenamiento de energía: La batería de agua podría servir para almacenar el excedente de energía que se produce en las redes eléctricas, especialmente en las que se basan en fuentes renovables, como la solar o la eólica. Al poder conectarse a paneles solares u otros generadores, podría aprovechar la energía que no se consume en el momento y liberarla cuando sea necesario, lo que mejoraría la eficiencia y la estabilidad de las redes.
¿Cuándo estará disponible la batería de agua?
La batería de agua todavía está en fase de desarrollo y experimentación, por lo que no se sabe con exactitud cuándo estará disponible para el mercado. Los investigadores están trabajando para mejorar la capacidad y el rendimiento de la batería, así como para crear nuevos materiales nanoestructurados para los electrodos, que podrían hacerla más comparable a las baterías de litio.
Según el líder del proyecto, Tianyi Ma, químico de la Universidad RMIT, la batería de agua tiene el potencial de sustituir a las baterías de plomo en uno o tres años, y a las de litio en cinco o diez años. Sin embargo, esto dependerá de muchos factores, como la financiación, la regulación, la demanda o la competencia.
Lo que está claro es que la batería de agua es una innovación prometedora para el campo de la energía, ya que representa una solución más segura, eficiente y ecológica que las baterías actuales. La batería de agua podría ser la clave para impulsar una energía más limpia y sostenible para el futuro.
Referencias
- Bismuth‐Based Liquid Metal Battery with High Energy Density and Long Cycle Life, artículo científico publicado en la revista Advanced Materials.
- Water-based battery could make grid-scale energy storage feasible, noticia publicada en el portal TechSpot.
- Water-based battery promises safe, cheap and sustainable energy storage, comunicado de prensa de la Universidad RMIT.