Las baterías de iones de sodio están surgiendo como una alternativa prometedora para un almacenamiento de energía más limpio y sostenible. Investigadores de la Universidad de Surrey han identificado una forma sorprendentemente sencilla de mejorar su rendimiento manteniendo agua dentro de un componente crítico de la batería en lugar de eliminarla.
Las baterías de iones de litio dominan actualmente el mercado, pero dependen de materiales costosos que pueden dañar el medio ambiente. El sodio, por el contrario, es abundante y ampliamente accesible. Sin embargo, el rendimiento de la tecnología de iones de litio sigue siendo un obstáculo importante para los sistemas de iones de sodio.
El agua aumenta el rendimiento del óxido de sodio y vanadio.
Publicado en investigación En Revista de Química FísicaLos científicos probaron el óxido de sodio y vanadio, un conocido compuesto a base de sodio. Descubrieron que permitir que el material retuviera su contenido de agua natural aumentaba significativamente su rendimiento dentro de la batería.
Un compuesto llamado hidrato de vanadato de sodio nanoestructurado (NVOH) proporciona resultados mucho más potentes cuando se utiliza en forma hidratada. Ahorra una cantidad considerable de energía, se carga a un ritmo rápido y mantiene la estabilidad durante más de 400 ciclos de carga.
Durante las pruebas, la versión hidratada tenía casi el doble de carga que el material catódico estándar de iones de sodio. Este rendimiento lo sitúa entre los mejores cátodos reportados hasta ahora para baterías de iones de sodio.
El Dr. Daniel Commander, investigador de la Facultad de Química e Ingeniería Química de la Universidad de Surrey y autor principal del artículo, dijo:
“Nuestros resultados fueron completamente inesperados. El óxido de sodio y vanadio existe desde hace años y la gente suele tratarlo térmicamente para eliminar el agua porque se cree que causa problemas. Decidimos desafiar esa suposición y el resultado fue mucho mejor de lo que esperábamos. El material mostró un rendimiento y una estabilidad mucho más fuertes de lo esperado, y podría crear nuevas e interesantes posibilidades sobre cómo se utilizarán estas baterías en el futuro”.
Explotación de agua de mar y desalinización electroquímica.
El equipo también exploró cómo se comporta el material en agua salada, un entorno particularmente exigente para los sistemas de baterías. No sólo siguió funcionando eficazmente, sino que también eliminó los iones de sodio de la solución de agua salada. Al mismo tiempo, un electrodo de grafito libera iones de cloruro en un proceso conocido como desalinización electroquímica.
El Dr. Commander añadió:
“Poder utilizar hidrato de vanadato de sodio en agua salada es un descubrimiento realmente emocionante, porque demuestra que las baterías de iones de sodio pueden hacer más que simplemente almacenar energía: también pueden ayudar a eliminar la sal del agua. A largo plazo, esto significa que podremos diseñar sistemas que utilicen agua de mar como un electrolito completamente seguro, gratuito y abundante, así como parte de la producción de agua dulce.
En el lado seguro, una alternativa de litio de bajo costo
Este avance podría acelerar la adopción de baterías de iones de sodio como una alternativa práctica a la tecnología basada en litio. Dado que el sodio es barato y abundante, estas baterías tienen el potencial de ser más seguras, más rentables y más respetuosas con el medio ambiente.
Los usos potenciales incluyen el almacenamiento de energía renovable a gran escala para redes eléctricas, así como aplicaciones en vehículos eléctricos. Al simplificar la producción de baterías de iones de sodio de alto rendimiento, los hallazgos del equipo de Surrey acercan un paso más a la realidad el almacenamiento de energía sostenible y comercialmente viable.
