Investigadores prueban nueva batería de titanio-aire

Investigadores prueban nueva batería de titanio-aire.

Los científicos de Forschungszentrum Jülich han desarrollado y probado con éxito en el laboratorio una nueva batería de titanio-aire en cooperación con investigadores de Israel.

Una batería de titanio-aire es un tipo de batería que utiliza titanio y aire para generar electricidad. Este tipo de batería es una forma de batería de metal-aire, que convierte la energía química almacenada en metales en electricidad a través de una reacción electroquímica.

En una batería de titanio-aire, el titanio actúa como el ánodo, mientras que el aire actúa como el cátodo. El titanio se sumerge en una solución electrolítica que permite que los iones de titanio se muevan hacia el cátodo de aire, donde se produce una reacción electroquímica que genera electricidad.

Las baterías de titanio-aire tienen el potencial de ser una fuente de energía de alta densidad, ya que el titanio es un metal ligero y abundante, y el aire es un recurso disponible en abundancia. Sin embargo, todavía existen desafíos técnicos que deben superarse para hacer que las baterías de titanio-aire sean comercialmente viables, como mejorar su eficiencia y durabilidad.

Esta es la primera vez que se publican resultados experimentales de una batería de este tipo, en la que se utiliza titanio como material activo. El metal es de interés como material de almacenamiento de electricidad porque cada átomo puede donar hasta cuatro electrones para la transferencia de carga, mientras que al mismo tiempo es relativamente ligero y extremadamente resistente.

Resultados científicos:

El titanio es conocido como un material pasivo y estable. Los investigadores lograron utilizar su potencial electroquímico para el almacenamiento de energía eléctrica mediante la aplicación de un líquido iónico llamado EMIm(HF)2.3F.

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.

Las baterías de titanio-aire teóricamente tienen de dos a tres veces la densidad de energía de las baterías de zinc-aire, que se utilizan 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, se pudo medir un voltaje de celda promedio de hasta 1,2 voltios y corrientes de descarga relativamente altas de hasta 0,75 mA cm-2.

Relevancia Social y Científica

En las baterías de metal-aire, el metal contenido reacciona con el oxígeno del aire para liberar energía eléctrica. Este tipo de batería ocupa así una posición especial entre las baterías, ya que uno de los dos compañeros de reacción, el oxígeno, se obtiene del aire ambiente a través de un electrodo especial y no tiene que mantenerse en la batería. Por lo tanto, se pueden lograr densidades de energía significativamente más altas con estos sistemas que con los tipos de baterías comunes, al menos en teoría.

Por este motivo, las baterías de metal-aire son especialmente adecuadas para aplicaciones en las que es importante un tamaño compacto.

Otra área potencial de aplicación es en sistemas de almacenamiento estacionario a gran escala que utilizan materiales comunes, no tóxicos y de bajo costo.

Por ejemplo, el titanio, aunque conocido como un material costoso, es mucho más barato que el litio en términos de costos de material, pero es más costoso que el aluminio.

El titanio es el noveno material más frecuente en la corteza terrestre, por lo que los recursos disponibles son correspondientemente abundantes.

Más detalles

El zinc, el aluminio y el hierro para las baterías de metal-aire, y el silicio para las baterías de silicio-aire, son el foco principal de investigación en materiales anódicos en la actualidad.

El titanio, por otro lado, hasta ahora apenas se ha considerado como un material activo, y aún no se disponía de resultados experimentales.

Fuente: LataIsrael