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El agua y los dispositivos electrónicos no suelen combinarse, pero resulta que las baterías podrían beneficiarse de algo de H2o.

Al reemplazar con agua los electrolitos químicos peligrosos utilizados en las baterías comerciales, los científicos han desarrollado una «batería de agua» reciclable y han resuelto problemas clave con la tecnología emergente, que podría ser una alternativa más segura y ecológica.

Las ‘baterías de agua’ se conocen formalmente como baterías acuosas de iones metálicos. Estos dispositivos utilizan metales como el magnesio o el zinc, que son más baratos de montar y menos tóxicos que los materiales que se utilizan actualmente en otro tipo de baterías.

Las baterías almacenan energía creando un flujo de electrones que se mueven desde el extremo positivo de la batería (el cátodo) hasta el extremo negativo (el ánodo). Gastan energía cuando los electrones fluyen en sentido contrario. El líquido de la batería está ahí para lanza electrones de un lado a otro entre ambos extremos.

En una batería de agua, el fluido electrolítico es agua con algunas sales añadidas, en lugar de algo como ácido sulfúrico o sal de litio.

Fundamentalmente, el equipo detrás de este último avance ideó una manera de evitar que estas baterías de agua sufran cortocircuitos. Esto sucede cuando pequeños crecimientos metálicos puntiagudos llamados Se forman dendritas en el ánodo metálico dentro de una batería.rompiendo los compartimentos de las baterías.

Aunque la nueva tecnología es Es poco probable que reemplace las baterías de iones de litio. En el corto plazo, con más investigación y desarrollo, las baterías de agua podrían proporcionar una alternativa segura a los de iones de litio en aproximadamente una década, dice El autor principal, el científico químico Tianyi Ma de la Universidad RMIT en Melbourne, Australia.

Las baterías de iones de litio, que se encuentran en todo, desde computadoras portátiles y teléfonos hasta bicicletas y automóviles eléctricos, pueden sobrecalentarse y prenderse fuego en casos extremos. Esto se debe a que el litio es un metal bastante activo, que se encuentra sumergido en un electrolito orgánico.

Debido a estas preocupaciones de seguridad, los investigadores llevan mucho tiempo intentando diseñar baterías que utilicen diferentes materiales pero que produzcan el mismo rendimiento y tengan una longevidad similar.

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Un obstáculo importante para el uso de baterías acuosas de iones metálicos ha sido el crecimiento de dendritas. Para inhibir esto, los investigadores recubrieron el ánodo de zinc de la batería con bismuto metálico, que se oxida formando óxido. Esto crea una capa protectora que impide la formación de dendritas.

La característica también ayuda a que los prototipos de baterías de agua duren más, reteniendo más del 85 por ciento de su capacidad después de 500 ciclos, mostraron los experimentos de los investigadores.

Según Royce Kurmelovs en El guardiánel equipo hasta ahora desarrollaron prototipos a base de agua de pilas del tamaño de una moneda utilizadas en relojes, así como pilas cilíndricas similares a las pilas AA o AAA.

El equipo está trabajando para mejorar la densidad de energía de sus baterías de agua, para hacerlas comparables a las baterías compactas de iones de litio que se encuentran dentro de los dispositivos de bolsillo.

El magnesio es su material preferido, más ligero que el zinc y con una mayor densidad de energía potencial. Mamá dice si baterías de iones de magnesio puede comercializarse, la tecnología podría reemplazar las voluminosas baterías de plomo-ácido en unos pocos años.

Las baterías de plomo-ácido tienen una baja densidad energética y se utilizan para arrancar motores de automóviles de gasolina o diésel y en grandes almacenamiento de energía de la red. Sin embargo, debido a que contienen plomo y ácidos peligrosos, no pueden eliminarse y deben reciclarse en instalaciones especializadas.

Reciclar o reutilizar Las baterías de iones de litio también son una máxima prioridad dadas las proyecciones. aumentos en la demanda para las baterías y los metales utilizados para fabricarlas, como el mundo electrifica sus sistemas energéticos eliminar progresivamente los combustibles fósiles y combatir cambio climático.

«Al abordar los desafíos de eliminación al final de su vida útil que enfrentan los consumidores, la industria y los gobiernos en todo el mundo con la tecnología actual de almacenamiento de energía, nuestras baterías se pueden desmontar de manera segura y los materiales se pueden reutilizar o reciclar», Ma dice.

En términos de aplicaciones prácticas, los investigadores conectaron el diseño de su batería a un panel solar y una luz solar de 45 vatios, que la batería mantuvo iluminada durante 12 horas después de un día de carga. Es una demostración a pequeña escala del potencial de las ‘baterías de agua’ para ser utilizadas para el almacenamiento de energía renovable, lo que debería fomentar más investigaciones.

El estudio ha sido publicado en Materiales avanzados.