El suministro de energía ambientalmente amigable del futuro es uno de los temas más discutidos de nuestro tiempo. Nuestra sociedad debe y quiere independizarse de los combustibles fósiles para reducir las emisiones de CO2 y desafiar el cambio climático. La “energía verde” de fuentes renovables como parques eólicos y paneles solares ha recibido un impulso sin precedentes. Pero tan importante como "cosechar" la electricidad es el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía más baratos y más respetuosos con el medio ambiente. Esta es la única forma de estabilizar la red eléctrica en el futuro, porque tiene que estar protegida contra picos de potencia o cortes de energía.
"Desafortunadamente, las tecnologías de almacenamiento de energía ya establecidas, como las baterías de iones de litio generalizadas, no son óptimas debido a los requisitos muy estrictos del mercado de almacenamiento de energía estacionario en términos de respeto al medio ambiente, eficiencia económica y seguridad", dice el profesor Fabio La Mantia, jefe del departamento de almacenamiento de energía de la Universidad de Bremen. Por lo tanto, él y su equipo están investigando en una dirección diferente: “Existe una tecnología de almacenamiento de energía verde prometedora que se basa en zinc metálico abundante y barato. ¡Las baterías acuosas de iones de zinc podrían resolver los problemas actuales!”
Debido a que esta tecnología es a base de agua, se elimina cualquier riesgo de explosión o incendio. Además, como sugiere su nombre, las baterías de iones de zinc se componen principalmente de zinc metálico y otros materiales en su mayoría baratos y no tóxicos. Esto no solo reduce el precio final de la energía verde, sino que también reduce el riesgo de contaminación ambiental.
A pesar de los buenos requisitos previos, la tecnología acuosa de baterías de iones de zinc todavía está muy lejos de la comercialización a gran escala. Los investigadores de la Universidad de Bremen se están enfocando en superar los desafíos para hacer que las baterías acuosas de iones de zinc estén listas para el mercado.
El grupo de investigación de Fabio La Mantia se concentra en el desarrollo de novedosos ánodos a base de zinc. Están destinados a mejorar la estabilidad y la vida útil de las baterías de iones de zinc. Además, el grupo está trabajando en el desarrollo de materiales catódicos económicos y respetuosos con el medio ambiente y en la optimización de electrolitos a base de agua.
En la reconocida revista científica Nature Communications, el profesor La Mantia y Giorgia Zampardi han descrito los importantes desafíos que pronto enfrentará la comunidad científica en el avance de esta novedosa tecnología de baterías. Además, han desarrollado pautas de buenas prácticas experimentales para que los científicos de todo el mundo puedan adaptar sus esfuerzos de investigación a los estándares y necesidades de la industria. Fabio La Mantia: "El objetivo es acelerar la comercialización de esta prometedora tecnología de baterías respetuosas con el medio ambiente".
Debido a sus características prometedoras, los ZIB acuosos suaves representan una tecnología de almacenamiento de energía viable, ecológica y rentable para aplicaciones de redes estacionarias. Para alcanzar este objetivo de manera rápida y eficiente, los investigadores creen que vale la pena centrarse en los desafíos restantes: el aumento de la energía específica de la celda de iones de Zn completa y la prevención de la reacción de evolución parásita de H 2 que ocurre durante el paso de electrodeposición de Zn.
Por otro lado, para demostrar la solidez y la reproducibilidad de los resultados de la investigación, los datos experimentales (como la eficiencia de Coulombic, la capacidad específica, la retención de capacidad específica, etc.) siempre deben promediarse en al menos tres mediciones diferentes.
Solo centrándose en los principales problemas que actualmente limitan la aplicación práctica de las ZIB acuosas y la adopción de buenas prácticas experimentales en la investigación académica, que reflejen las condiciones de trabajo reales previstas para las aplicaciones de redes eléctricas estacionarias, los investigadores podrán impulsar el desarrollo de la tecnología acuosa de iones de Zn, lo que le permite penetrar en el mercado de la energía estacionaria.
Raúl Zapata Hernández
25/03/2022