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Jun 09, 2023

Investigadores prueban con éxito un nuevo titanio

Las baterías de metal-aire son una línea importante de desarrollo como fuente de energía prometedora.

Las baterías de metal-aire son una línea importante de desarrollo como dispositivos prometedores de almacenamiento de energía, desde la electrónica de bajo consumo hasta aplicaciones a gran escala. Estas baterías prometen proporcionar densidades de energía teóricas muy altas, respeto al medio ambiente, rentabilidad y seguridad.

Entre varios posibles candidatos de ánodo para baterías de metal-aire, principalmente el zinc, el aluminio, el hierro y el silicio han sido el foco de la investigación. Por otro lado, el titanio apenas se ha considerado un material activo y aún no se dispone de resultados experimentales.

Ahora, los investigadores de Forschungszentrum Jülich han desarrollado y probado con éxito en el laboratorio una nueva batería de titanio-aire (batería de Ti-aire). La batería se desarrolla en cooperación con investigadores del Technion - Instituto de Tecnología de Israel en Haifa.

Las baterías de metal-aire son particularmente adecuadas para aplicaciones donde el tamaño compacto es importante y en sistemas de almacenamiento estacionario a gran escala que utilizan materiales comunes, no tóxicos y de bajo costo. El titanio, aunque conocido como un material costoso, es mucho más económico que el litio en términos de costos de materiales, pero es más costoso que el aluminio. El metal es el noveno material más frecuente en la corteza terrestre, por lo que los recursos disponibles son correspondientemente abundantes.

Además, el titanio es de interés como material de almacenamiento de electricidad porque cada átomo puede donar hasta cuatro electrones para la transferencia de carga siendo relativamente ligero y extremadamente resistente.

En una nueva batería de aire de titanio primaria no acuosa, los investigadores lograron utilizar su potencial electroquímico para el almacenamiento de energía eléctrica mediante la aplicación de líquido iónico a temperatura ambiente de oligofluorohidrogenato de 1-etil-3-metilimidazolio (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.

Teóricamente, las baterías de titanio-aire tienen dos o tres veces la densidad de energía de las baterías de zinc-aire que se usan 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, la batería de Ti-aire podría funcionar con éxito bajo corrientes de descarga relativamente altas de hasta 0,75 mA cm-2 con un voltaje de celda promedio de hasta 1,2 voltios, lo que produce una capacidad de descarga de 66 mAh cm-2.

Los investigadores dicen que cuando se aprovecha todo su potencial, dicha batería de metal tiene un potencial único para ser el único metal con 4 electrones transferidos durante su descarga.

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