viernes. 08.11.2024
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EL OCCIPITAL DE EINSTEIN (CIENCIA)

Algo sobre baterías | Parte I

Jesús Madrigal Melchor y Raúl Alberto Reyes Villagrana

Algo sobre baterías | Parte I


Las investigaciones sobre las baterías de tipo litio-aire que en un futuro se pueden utilizar en los vehículos eléctricos y otros dispositivos electrónicos, acaban  de recibir un salto estimulante. Esto se da, a partir de un virus, sí así como lo lee, a partir de un virus (no de computadora). Los científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en los EUA, han demostrado que el uso de virus modificados genéticamente aumenta en gran medida el área superficial de nanocables que funcionan como electrodos en el cátodo de la batería, lo que mejora la capacidad de almacenamiento de carga de éstas.

Una batería típica consta de un cátodo y un ánodo (normalmente fabricada de litio), un conductor de iones (o un electrolito), a través del cual los iones cargados fluyen fácilmente, y un separador para mantener los dos extremos alejados. Esto produce una corriente eléctrica, esto es, los iones de litio cargados positivamente se mueven desde el ánodo al cátodo durante la descarga de la pila. Cuando una batería se recarga, una corriente externa hace que los iones fluyan en la dirección opuesta, lo que da como resultado que los iones se almacenen en el ánodo.

¿Mejores Baterías?

En lo últimos años otro tipo de batería, de litio-aire, ha mostrado ser algo prometedor. Su desarrollo podría llevar a los vehículos eléctricos a estar en la calle por más tiempo entre carga y carga. Éstas oxidan el ánodo mediante un ligero cátodo de aire que reemplaza a los cátodos de óxido de metal, mucho más pesados, utilizados en la actualidad. Mientras que las baterías son muy prometedoras, en la actualidad los condensadores electroquímicos tradicionales se desempeñan mucho mejor, debido a que las baterías de litio-aire se pueden cargar y descargar un número limitado de veces antes de que comiencen a perder su capacidad de almacenamiento de carga. Los electrodos de las baterías también tienen que ser hechos de materiales más durables.

Dahyun Oh, un graduado del MIT y sus colegas, han encontrado que el aumento de la superficie del cable que actúa como electrodo, ha aumentado el área donde la actividad electroquímica tiene lugar durante la carga o descarga de la batería. Esto podría resolver algunos de los problemas anteriores. Los investigadores también descubrieron que podían utilizar un virus en forma de barra, llamado M13, para crecer los materiales de los electrodos, esto es, en los cables de manganeso. El virus es capaz de capturar moléculas de metales a partir de agua y se une en varias formas estructurales. Los científicos crearon un conjunto de nanocables; cada uno mide aproximadamente 80 nm de diámetro y se encuentra envuelto con pequeñas cantidades de nanopartículas de metales, como el paladio o el oro.

Según los investigadores, los virus elaborados en los nanocables, mostraron un mejor desempeño en las baterías de litio-aire, ya que, a diferencia de los cables fabricados usando los métodos químicos tradicionales, las estructuras construidas por el virus tenían una superficie áspera y picuda, lo que aumenta considerablemente su superficie. Además, los virus producen una estructura 3D de cables reticulados en lugar de cables aislados, dando así al electrodo una mayor estabilidad. AngelaBelcher, quien es el investigador principal del equipo del MIT, compara el crecimiento de los virus a la de un caracol de mar abulón, el cual crece en su concha, recoge el calcio del agua de mar y los deposita en una estructura anidada y sólida.

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