Las baterías son una excelente herramienta en nuestra constante búsqueda para cambiar la matriz energética y dejar de depender de los combustibles fósiles. Si no fuera porque no son recargables, las baterías de zinc-aire serían las mejores candidatas: livianas, compactas y están hechas de materiales menos inflamables y más sostenibles.

Sin embargo, un nuevo diseño podría cambiar eso. De acuerdo a un artículo publicado en Science, al ajustar los materiales, los investigadores crearon un prototipo que podría recargarse cientos de veces. Estos dispositivos de larga duración podrían algún día alimentar automóviles eléctricos u otros dispositivos electrónicos.

Las baterías de zinc-aire

Cada celda de las baterías de zinc-aire contiene dos electrodos, un ánodo de zinc y un cátodo poroso, separados por un líquido llamado electrolito. En las celdas estándar de zinc-aire, el electrolito es una sustancia de pH alto que contiene ingredientes como hidróxido de potasio.

El oxígeno del aire ingresa al cátodo, donde el gas reacciona con el agua del electrolito para formar hidróxido. A su vez, el hidróxido formado en la superficie del cátodo viaja hasta el ánodo y reacciona con el zinc para liberar energía que alimenta otros dispositivos.

“El problema es que esta reacción no es muy reversible”, dice Wei Sun, científico de materiales de la Universidad de Münster en Alemania. Y eso dificulta la recarga de la batería. El electrolito cáustico de las baterías convencionales de zinc-aire también puede degradar el cátodo y el ánodo.

Para resolver esos problemas, Sun y sus colegas construyeron una batería de zinc-aire utilizando un nuevo electrolito que contiene iones repelentes de agua. Esos iones se adhieren al cátodo, evitando que el agua del electrolito reaccione con el oxígeno entrante en la superficie del cátodo.

Más duradera

Como resultado, los iones de zinc del ánodo pueden viajar al cátodo y reaccionar directamente con el oxígeno del aire. Esta reacción relativamente simple es fácil de ejecutar en reversa para recargar la batería.

Es más, el nuevo electrolito no degrada los electrodos de la batería, lo que ayuda a que la batería dure más. En experimentos de laboratorio, Sun y sus colegas pudieron drenar y recargar una nueva celda de batería de zinc-aire 320 veces durante 160 horas.

De esta forma, los científicos comprobaron que las baterías tienen una mayor densidad de energía y que estos dispositivos pueden competir potencialmente con los sistemas de almacenamiento de iones de litio dominantes en la actualidad. “Sin embargo, esta tecnología necesita más investigación y optimización intensivas antes de que pueda usarse en la práctica”, dijo Sun.

Las baterías de zinc-aire son una de las muchas potenciales baterías de próxima generación que podrían contener más energía y ser más baratas. Además, tienen una ventaja adicional frente a las otras opciones: suelen ser más seguras que los dispositivos existentes.

Hace solo dos meses, un equipo de investigadores de la Universidad de Washington desarrolló un dispositivo que usa la cuántica para funcionar sin baterías durante un año. El avance pudo ser posible gracias al efecto túnel.