Los investigadores prueban con éxito un nuevo titanio

Las baterías de metal-aire son una importante línea de desarrollo como prometedores dispositivos 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 a ánodos para baterías de metal-aire, el foco de la investigación ha sido principalmente zinc, aluminio, hierro y silicio. Por otro lado, el titanio apenas se ha considerado un material activo y aún no se han obtenido resultados experimentales.

Ahora, investigadores del Forschungszentrum Jülich han desarrollado y probado con éxito en laboratorio una nueva batería de titanio-aire (batería Ti-aire). La batería se desarrolló 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 estacionarios a gran escala que utilizan materiales comunes, no tóxicos y de bajo costo. El titanio, aunque se considera un material caro, es mucho más barato que el litio en términos de costes de material, pero más caro 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 interesante como material de almacenamiento de electricidad porque cada átomo puede donar hasta cuatro electrones para la transferencia de carga y, al mismo tiempo, es relativamente ligero y extremadamente resistente.

En una nueva batería primaria no acuosa de Ti-aire, los investigadores lograron utilizar su potencial electroquímico para el almacenamiento de energía eléctrica aplicando un líquido iónico a temperatura ambiente de oligofluorohidrogenato de 1-etil-3-metilimidazolio (EMIm(HF)2.3F). Los líquidos iónicos se componen de sales con un punto de fusión atípico y muy bajo, que se utilizan en diversas aplicaciones debido a sus especiales propiedades eléctricas y materiales.

En teoría, las baterías de titanio-aire tienen de dos a tres veces la densidad de energía de las baterías de zinc-aire que se utilizan hoy en día como pilas de botón estándar en audífonos, módulos de control y sensores. La tensión teóricamente alcanzable de la batería de titanio-aire se encuentra en un rango similar al de las baterías de zinc-aire. En experimentos, la batería de Ti-aire pudo 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, produciendo hasta una capacidad de descarga de 66 mAh cm-2.

Los investigadores dicen que cuando se aprovecha todo su potencial, una batería de metal de este tipo tiene un potencial único para ser el único metal al que se transfieren 4 electrones durante su descarga.

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