Si el futuro es eléctrico, el presente aún está en los albores del desarrollo de las tecnologías involucradas. Las baterías están recibiendo una evolución casi diaria y hoy toca hablar de un salto adelante para las baterías de metal-aire.
Un equipo del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) ha logrado conseguir un notable incremento en la vida útil de las baterías de aluminio-aire aplicando un principio aparentemente sencillo, pero que multiplica su utilidad y abre las puertas a nuevas posibilidades de almacenamiento y su posterior aplicacion en los coches eléctricos.
El aceite como protagonista en las baterías de aluminio-aire
Las baterías de tipo metal-aire no son nuevas, de hecho ya se han utilizado en algunos coches eléctricos como baterías de emergencia en caso de que la batería convencional quedase completamente agotada. El Renault Eolab presentado como prototipo en 2014 ya prometía 60 km de autonomía eléctrica haciendo uso de este tipo de baterías, con una capacidad de 4 kWh de electricidad en un solo kilogramo de aluminio.
La empresa Phinergy lanzó en 2013 un prototipo de coche eléctrico que supuestamente consiguió recorrer más de 300 kilómetros utilizando para su batería de metal-aire un cátodo de hidróxido de potasio.
Esta tecnología consiste en una célula electroquímica cuyo ánodo está fabricado en metal puro y el cátodo queda expuesto al aire normalmente utilizando una solución acuosa de electrolito. El oxígeno entra en contacto con el metal y en su reacción
¿Cuál es el problema de este tipo de baterías? En su descomposición para extraer energía el aluminio se corroe produciendo óxido de aluminio hidratado, pero en reposo, sin demanda de energía, también se oxida. En un mes sin uso este tipo de baterías pueden llegar a perder un 80% de su capacidad contra aproximadamente un 5% de una batería de iones de litio.
Un equipo de investigación del MIT compuesto por Brandon J. Hopkins, Yang Shao-Horn y Douglas P. Hart ha logrado eliminar en gran medida el problema de la corrosión del aluminio, introduciendo una membrana de aceite que impide que el oxígeno llegue al aluminio y fuerce la descomposición prematura del metal.
Este aceite se bombea aislando al aluminio del cátodo (el oxígeno del aire) cuando no hay demanda de electricidad, y cuando se vuelve a requerir su utilización el sistema retira la capa de aceite y en su lugar introduce electrolito, iniciando de nuevo la reacción química. Así, el equipo asegura que la merma en la electricidad almacenada se reduce a un 0,02% en el plazo de un mes.
Los investigadores han apuntado que pese al incremento de peso que supone la implementación de un sistema que incluye el aceite y sus canalizaciones así como el sistema de bombeo, una batería de metal-aire con una capacidad equivalente a una de iones de litio de un coche eléctrico es cinco veces más ligera y dos veces más compacta. La capacidad de almacenamiento de las baterías de aluminio-aire se estima en ocho veces superior que una de iones de litio.
Hart ha apuntado además que el aluminio aunque es un metal caro, es uno de los materiales que mayor densidad energética puede almacenar, sólo comparable al bromo que es un material aún más caro y trágicamente conocido por su alto nivel de peligrosidad para la salud.
Los prometedores resultados de las pruebas iniciales abren la puerta a nuevas tecnologías para impulsar coches eléctricos, pero el principal problema de esta tecnología seguirá presente: no son recargables. Esto, unido al elevado coste por el consumo de metal, ha limitado su uso principalmente a determinadas aplicaciones militares.
Las baterías de aluminio-aire no pueden recuperar su capacidad de almacenamiento al conectarlas a un enchufe ya que lo que se consume es el propio metal. En cambio sí pueden recargarse de manera mecánica, sustituyendo el material descompuesto por nuevas piezas de aluminio o cambiando el paquete de baterías como quien cambia el tóner de una impresora.
Al mismo tiempo el aislamiento conseguido por este sistema de aceite que está en proceso de patente también facilita la utilización de otro tipo de metales sobre los que ya están investigando y el uso de otro tipo de electrolitos menos complejos, pudiendo reducir a medio plazo sus costes.
A largo plazo nos encontraríamos entonces con qué hacer con las baterías de aluminio-aire gastadas. La propia tecnología incluye en su proceso la capacidad de recuperar parte del material para volver a utilizarlo, siendo posible el reciclado del óxido de aluminio hidratado procesándolo de nuevo para conseguir aluminio puro.
