Científicos del Real Instituto de Tecnología de Melbourne (RMIT) han demostrado el funcionamiento de una “batería de protones”, que utiliza un electrodo de carbono y una celda de combustible reversible de hidrógeno para el almacenamiento de energía. Los científicos dicen que su pequeño prototipo ya ha demostrado capacidades de almacenamiento similares a las baterías de ion-litio disponibles comercialmente, con un gran potencial para una mayor optimización.
Los investigadores de RMIT han desarrollado una batería de protones que funciona a través de un proceso reversible que divide el agua para almacenar energía en forma de hidrógeno de estado sólido.
El prototipo, desarrollado por RMIT, es el primer ejemplo de funcionamiento de una batería basada en esta tecnología y, según la universidad, podría ampliarse para cumplir funciones similares a la tecnología de ion-litio, como coches eléctricos y almacenamiento a gran escala.
La clave de la importancia de la batería es su dependencia de materiales baratos y abundantes, principalmente carbono, cuando ya surgen dudas sobre el potencial de suministro de varios materiales comúnmente utilizados en la tecnología de ion-litio.
“La batería de protones es uno entre muchos posibles contribuyentes para satisfacer esta enorme demanda de almacenamiento de energía. El poder de las baterías con protones tiene el potencial de ser más económico que el uso de iones de litio", dice el investigador principal John Andrews.
“El carbono, que es el principal recurso utilizado en nuestra batería de protones, es abundante y barato en comparación con las aleaciones metálicas de almacenamiento de hidrógeno y el litio que se necesita para las baterías recargables de ion-litio”, añade.
El prototipo de batería, descrito en el International Journal Hydrogen Energy, tiene un área de superficie activa de 5,5 cm² y cargas mediante la conducción de protones producidos por división de agua en una celda de combustible a través de la membrana celular, donde se unen directamente con material de almacenamiento, con la ayuda de voltaje aplicado. Durante la descarga, el proceso se revierte; los átomos de hidrógeno pasan a través de la membrana celular para combinarse con oxígeno y electrones para volver a formar agua.
Según RMIT, la batería de protones es mucho más eficiente en energía que las tecnologías de almacenamiento de hidrógeno existentes, y su prototipo fue capaz de almacenar una cantidad de energía similar a las baterías de ion-litio disponibles comercialmente. En las pruebas, la batería podría almacenar cerca de 1% en peso de hidrógeno y descargarse 0,8% en peso. El voltaje máximo de la celda era 1.2 V.
“El trabajo futuro ahora se enfocará en mejorar aún más el rendimiento y la densidad de energía mediante el uso de materiales basados en carbono de capa delgada atómica como el grafeno”, continúa Andrews, “con el objetivo de crear una batería de protones verdaderamente competitiva con baterías de iones de litio.”
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