19.05.2021 - Chalmers University of Technology

Primer concepto mundial de baterías recargables a base de cemento

Imagínese un edificio entero de hormigón de veinte plantas que pueda almacenar energía como una batería gigante

Gracias a una investigación única de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia), esa visión podría hacerse realidad algún día. Investigadores del Departamento de Arquitectura e Ingeniería Civil han publicado recientemente un artículo en el que describen un nuevo concepto de baterías recargables, hechas de cemento.

La necesidad cada vez mayor de materiales de construcción sostenibles plantea grandes retos a los investigadores. La doctora Emma Zhang, anteriormente de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia), se unió hace varios años al grupo de investigación del profesor Luping Tang para buscar los materiales de construcción del futuro. Juntos han conseguido desarrollar un concepto pionero en el mundo para una batería recargable a base de cemento.

El concepto consiste, en primer lugar, en una mezcla a base de cemento a la que se añaden pequeñas cantidades de fibras de carbono cortas para aumentar la conductividad y la resistencia a la flexión. A continuación, se incorpora a la mezcla una malla de fibra de carbono recubierta de metal: hierro para el ánodo y níquel para el cátodo. Tras mucha experimentación, éste es el prototipo que los investigadores presentan ahora.

"Los resultados de estudios anteriores que investigaban la tecnología de las baterías de hormigón mostraron un rendimiento muy bajo, por lo que nos dimos cuenta de que teníamos que pensar en otra forma de producir el electrodo. Esta idea concreta que hemos desarrollado -que además es recargable- nunca se había explorado antes. Ahora tenemos una prueba de concepto a escala de laboratorio", explica Emma Zhang.

La investigación de Luping Tang y Emma Zhang ha producido una batería recargable basada en cemento con una densidad energética media de 7 vatios-hora por metro cuadrado (o 0,8 vatios-hora por litro). La densidad de energía se utiliza para expresar la capacidad de la batería, y una estimación modesta es que el rendimiento de la nueva batería de Chalmers podría ser más de diez veces superior al de anteriores intentos de baterías de cemento. La densidad energética sigue siendo baja en comparación con las baterías comerciales, pero esta limitación podría superarse gracias al enorme volumen con el que podría construirse la batería cuando se utilice en edificios.

Una clave potencial para resolver los problemas de almacenamiento de energía

El hecho de que la batería sea recargable es su cualidad más importante, y las posibilidades de utilización si el concepto se sigue desarrollando y comercializando son casi asombrosas. El almacenamiento de energía es una posibilidad obvia, pero la monitorización es otra. Los investigadores ven aplicaciones que podrían ir desde la alimentación de LEDs, el suministro de conexiones 4G en zonas remotas o la protección catódica contra la corrosión en infraestructuras de hormigón.

"También podría acoplarse a paneles de células solares, por ejemplo, para proporcionar electricidad y convertirse en la fuente de energía para los sistemas de monitorización en autopistas o puentes, donde los sensores operados por una batería de hormigón podrían detectar grietas o corrosión", sugiere Emma Zhang.

El concepto de utilizar estructuras y edificios de esta manera podría ser revolucionario, porque ofrecería una solución alternativa a la crisis energética, al proporcionar un gran volumen de almacenamiento de energía.

El hormigón, que se forma mezclando cemento con otros ingredientes, es el material de construcción más utilizado en el mundo. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, dista mucho de ser ideal, pero la posibilidad de añadirle funcionalidad podría ofrecer una nueva dimensión. Emma Zhang comenta: "Tenemos la visión de que en el futuro esta tecnología podría permitir secciones enteras de edificios de varias plantas hechas de hormigón funcional. Teniendo en cuenta que cualquier superficie de hormigón podría tener una capa de este electrodo incrustada, estamos hablando de enormes volúmenes de hormigón funcional".

Los aspectos de la vida útil siguen siendo un reto

La idea está todavía en una fase muy temprana. Las cuestiones técnicas que quedan por resolver antes de que la comercialización de la técnica pueda ser una realidad incluyen la ampliación de la vida útil de la batería y el desarrollo de técnicas de reciclaje. "Como las infraestructuras de hormigón suelen construirse para durar cincuenta o incluso cien años, las baterías tendrían que perfeccionarse para adaptarse a ello, o para ser más fáciles de cambiar y reciclar cuando se acabe su vida útil. Por ahora, esto supone un gran reto desde el punto de vista técnico", afirma Emma Zhang.

Pero los investigadores tienen la esperanza de que su innovación tiene mucho que ofrecer. "Estamos convencidos de que este concepto supone una gran contribución para que los futuros materiales de construcción tengan funciones adicionales, como las de fuentes de energía renovables", concluye Luping Tang.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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