Avances hacia baterías más ecológicas
Más sostenible y menos cara: batería orgánica de alta capacidad
Nuestras baterías recargables modernas, como las de iones de litio, son cualquier cosa menos sostenibles. Una alternativa son las pilas orgánicas con materiales de electrodos redox-orgánicos (OEM), que pueden sintetizarse a partir de materiales naturales "verdes". Un equipo chino acaba de presentar en la revista Angewandte Chemie un nuevo OEM para baterías orgánicas acuosas de alta capacidad que puede reciclarse fácilmente y a bajo coste.
(c) Wiley-VCH
Los materiales de electrodos inorgánicos tradicionales de las baterías comerciales entrañan toda una serie de problemas: recursos limitados, elementos tóxicos, problemas medioambientales, condiciones de extracción en parte inaceptables, capacidad limitada, dificultades de reciclado y costes elevados. No se pueden desarrollar baterías sostenibles a gran escala basadas en estos electrodos, aunque son necesarios para una transición energética.
Las baterías orgánicas con OEM están aún al principio de su largo camino hacia la aplicación práctica. Un equipo dirigido por Chengliang Wang, de la Universidad Huazhong de Ciencia y Tecnología, ha dado ahora un paso importante en esta dirección. El objetivo es utilizar los OEM en baterías con electrolitos acuosos. Éstos son más "verdes", sostenibles y baratos que los electrolitos orgánicos convencionales de las baterías de iones de litio.
El equipo optó por utilizar azobenceno, un material que puede producirse a gran escala a bajo coste y es insoluble en agua, pero muy soluble en disolventes orgánicos. Mientras que la mayoría de los demás grupos funcionales sólo pueden transferir un electrón, el grupo azo (-N=N-) de esta molécula es capaz de transferir reversiblemente dos electrones, lo que contribuye a una alta capacidad. Análisis exhaustivos demostraron que, durante el proceso de descarga, el azobenceno se convierte en hidroazobenceno tras absorber dos de los electrones, mediante la unión rápida y reversible de dos protones (H+). Los prototipos de pilas monedero y pilas de bolsa laminada de varios tamaños con OEM de azobenceno y contraelectrodos de zinc alcanzaron capacidades en la escala de amperios hora, que se mantuvieron a lo largo de 200 ciclos de carga/descarga.
A diferencia de los OEM poliméricos, las pequeñas moléculas de azobenceno pueden reciclarse a bajo coste mediante una sencilla extracción con disolventes orgánicos comerciales. El material del electrodo es estable en el aire tanto en su estado cargado como descargado y puede reciclarse con rendimientos superiores al 90% en cada estado de carga. Los productos reciclados podrían reutilizarse directamente como OEM sin pérdida de capacidad.
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