Científicos avanzan hacia las baterías que "respiran" CO₂

El prototipo en el que se probó no se ve moderno ni tecnológico. Es un frasco de vidrio con pequeñas mangueras que entran por la tapa de plástico. Por ellas el gas llega al espacio en que está la batería de litio-CO₂ ideada en la Universidad de Surrey, Reino Unido.

A pesar de la simplicidad de los materiales de la prueba, los investigadores señalan que no solo almacena más energía, sino que podría ayudar a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

Baterías más ecológicas y eficientes

Las baterías de litio-CO₂ liberan energía a la vez que capturan dióxido de carbono, ofreciendo una alternativa más ecológica que algún día podría superar el rendimiento de las baterías de iones de litio actuales. Pero todavía presentan problemas de eficiencia, ya que se desgastan rápidamente, no se recargan y dependen de materiales raros y costosos como el platino.

Los investigadores de la Universidad de Surrey aseguran que encontraron una manera de superar estos problemas mediante el uso de un catalizador de bajo costo llamado fosfomolibdato de cesio (CPM). Económicamente mucho más conveniente que los catalizadores que se empleaban anteriormente, como el rutenio y el iridio, que tienen una disponibilidad limitada, alto costo y una síntesis compleja, entre otros obstáculos.

Los investigadores crearon específicamente un prototipo de batería recargable de litio-CO₂ en el que por primera vez se usa el fosfomolibdato de cesio (CPM) como catalizador bifuncional en el cátodo de la batería.

Para llegar a ello, primero desmontaron la batería tras su carga y descarga para estudiar los cambios químicos en su interior. Estas pruebas revelaron que el carbonato de litio, el compuesto que se forma cuando la batería absorbe CO₂, podía acumularse y eliminarse de forma fiable, una característica esencial para su uso a largo plazo.

Su estudio, publicado en Advanced Science, señala que, de comercializarse, estas baterías podrían ayudar a reducir las emisiones de vehículos y fuentes industriales. Incluso imaginan que podrían funcionar en Marte, donde la atmósfera está compuesta en un 95% de CO₂.

Alto rendimiento y simplicidad

“Existe una creciente necesidad de soluciones de almacenamiento de energía que respalden nuestro impulso hacia las energías renovables, a la vez que abordan la creciente amenaza del cambio climático. Nuestro trabajo en baterías de litio-CO₂ tiene el potencial de ser un punto de inflexión para hacer realidad esta visión”, sostuvo Siddharth Gadkari, uno de los investigadores.

Uno de los mayores desafíos con estas baterías, de acuerdo al científico, es el llamado "sobrepotencial": la energía adicional necesaria para iniciar la reacción. “Es como pedalear cuesta arriba antes de poder avanzar por inercia. Lo que hemos demostrado es que el CPM aplana la pendiente, lo que significa que la batería pierde mucha menos energía con cada carga y descarga”, explicó.

En las próximas pruebas evaluarán el rendimiento de la batería bajo diferentes presiones de CO₂. Hasta el momento, el sistema solo se ha probado en condiciones ideales (1 bar). Si puede funcionar a 0,1 bar de presión, será viable, por ejemplo, para escapes de automóviles y calderas de gas.

Referencias de la nota:

- Artículo en Advanced Science. Ultralow overpotential in rechargeable li–co2 batteriesenabled by caesium phosphomolybdate as an effectiveredox catalyst.

- Nota de prensa Universidad de Surrey. Scientific breakthrough brings CO₂ ‘breathing’ batteries closer to reality.

- Artículo en The Conversation. Batteries that absorb carbon emissions move a step closer to reality – new study.