Las baterías de metal-aire son una importante línea de desarrollo como dispositivos prometedores de almacenamiento de energía, desde la electrónica de bajo consumo hasta aplicaciones a gran escala. Estas baterías prometen proporcionar densidades de energía teóricas muy altas, compatibilidad ambiental, economía y seguridad.
Entre varios posibles candidatos de ánodo para baterías de metal-aire, principalmente el zinc, el aluminio, el hierro y el silicio han sido el foco de la investigación. Por otro lado, el titanio apenas se ha considerado un material activo y aún no se dispone de resultados experimentales.
Ahora, los investigadores de Forschungszentrum Jülich han desarrollado y probado con éxito una nueva batería de titanio-aire (batería de Ti-aire). La batería se desarrolla en cooperación con investigadores de Technion, el Instituto de Tecnología de Israel en Haifa.
Las baterías de metal-aire son particularmente adecuadas para aplicaciones donde la compacidad es importante y en sistemas de almacenamiento estacionarios a gran escala que utilizan materiales económicos, comunes y no tóxicos. El titanio, aunque conocido como un material costoso, es mucho más económico que el litio en términos de costos de materiales, pero es más costoso que el aluminio. El metal es el noveno material más frecuente en la corteza terrestre, por lo que los recursos disponibles son correspondientemente abundantes.
Además, el titanio es interesante como material de almacenamiento de electricidad porque cada átomo puede donar hasta cuatro electrones para la transferencia de carga, siendo relativamente ligero y extremadamente resistente.
En una nueva batería primaria de Ti-aire no acuosa, los investigadores pudieron utilizar su potencial electroquímico para almacenar energía eléctrica mediante la aplicación de oligofluorohidrogenato de 1-etil-3-metilimidazolio (EMIm(HF)2.3F) líquido iónico a temperatura ambiente. Los líquidos iónicos consisten en sales con un punto de fusión atípico muy bajo, que se utilizan en una variedad de aplicaciones debido a sus propiedades eléctricas y materiales especiales.
Teóricamente, las baterías de titanio-aire tienen una densidad de energía de dos a tres veces mayor que las baterías de zinc-aire que se usan hoy en día como pilas de botón estándar en audífonos, módulos de control y sensores. El voltaje teóricamente alcanzable de la batería de titanio-aire está en un rango similar al de las baterías de zinc-aire. En los experimentos, la batería de Ti-aire puede funcionar con éxito bajo corrientes de descarga relativamente altas de hasta 0,75 mA·cm−2 con un voltaje de celda promedio de hasta 1.2 voltios, produciendo hasta una capacidad de descarga de 66 mAh cm−2.
Investigadores decir cuando se aprovecha todo su potencial, esta batería de metal tiene un potencial único para ser el único metal con 4 electrones transferidos durante su descarga.
Referencia del periódico:
- Yasin Emre Durmus, Marcel Kaltenberg, Krzysztof Dzieciol, Maximilian Schalenbach, Danny Gelman, Boris Shvartsev, Hermann Tempel, Hans Kungl, Rüdiger-A. Eichel, Yair Ein-Eli. Rompiendo el muro de pasividad de los metales: Exempli gratia batería de Ti-aire no acuosa. Revista Ingeniería Química, 2023; DUELE: 10.1016/j.cej.2023.141903
