A medida que el mundo se mueve rápidamente hacia el uso de fuentes de energía renovables, una pregunta crucial permanece: ¿cómo almacenar energía de manera efectiva cuando los paneles solares y las turbinas eólicas no producen suficiente electricidad? Esta necesidad de almacenamiento de energía se vuelve aún más significativa cuando consideramos la naturaleza poco confiable de las fuentes renovables, como la radiación solar y el viento, que fluctúan a lo largo del día y del año.
Hasta ahora, las baterías de iones de litio han dominado el mercado como la tecnología principal para el almacenamiento de energía, pero los problemas existentes con las cadenas de suministro de materiales como el litio, el níquel y el cobalto, junto con los altos costos y los desafíos ambientales, han llevado a los investigadores a explorar soluciones alternativas. El profesor Xiaowei Teng del Instituto Politécnico de Worcester (WPI) y su equipo de investigación se han centrado en el hierro como material clave para las baterías del futuro, y sus últimos descubrimientos traen cambios revolucionarios en este campo.
El hierro como solución sostenible
El hierro, siendo el segundo metal más abundante en la corteza terrestre, representa una opción más sostenible en comparación con metales más raros y costosos como el níquel y el cobalto. En los Estados Unidos, se reciclan más de 40 millones de toneladas métricas de hierro y acero cada año, lo que hace que esta opción sea atractiva para los investigadores. Aunque las baterías de hierro-níquel se han utilizado durante mucho tiempo, remontándose a la época de Thomas Edison a principios del siglo XX, estas baterías sufren de desventajas clave, como la producción de hidrógeno durante la carga y la baja eficiencia de almacenamiento debido a la formación de compuestos inertes de hierro durante la descarga.
Para superar estos problemas, el equipo de investigación dirigido por Xiaowei Teng logró reducir la aparición de reacciones químicas no deseadas al agregar silicatos al electrolito. El silicato, un compuesto de silicio y oxígeno, ha encontrado aplicación en muchas industrias como la producción de vidrio, cemento y detergentes. En el contexto de las baterías, los investigadores descubrieron que el silicato evita la formación de hidrógeno durante la carga, permitiendo una carga más eficiente y una mayor capacidad de almacenamiento de energía. Este descubrimiento tiene un enorme potencial para mejorar el rendimiento de las baterías de hierro-níquel y de hierro-aire, que son especialmente adecuadas para aplicaciones en microrredes y en instalaciones de energía renovable, como parques solares o eólicos.
Futuro energéticamente eficiente
Las ventajas de las baterías de hierro combinadas con silicatos no se limitan a mejorar el almacenamiento de energía. Estas baterías ofrecen una alternativa económicamente favorable y ecológicamente sostenible a las baterías de iones de litio, cuya producción y suministro generan preocupaciones a nivel global. Además, el silicato proporciona una mayor seguridad al reducir los riesgos de reacciones explosivas de hidrógeno que se producen en las baterías convencionales. A medida que aumenta la demanda global de energía y los costos de producción y distribución de energía a partir de fuentes renovables se convierten en un desafío cada vez mayor, las baterías de silicato de hierro representan una tecnología clave para el futuro del almacenamiento de energía.
Este enfoque innovador podría permitir una transferencia de energía más estable y eficiente en las instalaciones que utilizan viento o sol como fuentes principales, reduciendo la necesidad de utilizar combustibles fósiles tradicionales. Dada la creciente importancia de reducir las emisiones de dióxido de carbono y combatir el cambio climático, las baterías de silicato de hierro se están convirtiendo en un factor clave para permitir energía limpia a nivel global.
Fuente: WORCESTER POLYTECHNIC INSTITUTE
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Hora de creación: 22 octubre, 2024