Una pila acuosa ecológica podría durar siglos

Las pilas tradicionales dependen en gran medida de ácidos y álcalis ásperos y corrosivos que degradan los componentes internos y plantean graves riesgos de contaminación medioambiental en el momento de su eliminación. Para solucionar este problema, investigadores de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong y de la Universidad Meridional de Ciencia y Tecnología han diseñado una alternativa benigna y acuosa a las pilas.

El novedoso diseño sustituye los líquidos tóxicos por un electrolito compuesto de sales neutras de magnesio y calcio, minerales utilizados habitualmente en la salmuera del tofu. Mantenida a un pH neutro de 7,0, esta solución elimina eficazmente la corrosión interna. Para el electrodo negativo, los científicos sintetizaron Hexacetona-tetraaminodibenzo-p-dioxina, un polímero orgánico covalente. Esta estructura similar al plástico presenta enlaces químicos donadores de electrones que garantizan una alta conductividad y una cinética rápida para el almacenamiento de iones divalentes. El sistema se completa con un electrodo positivo formulado a partir de un análogo del azul de Prusia.

Las pruebas revelaron que la pila completa proporciona un intervalo de tensión de 2,2 voltios y una energía específica de 48,3 vatios-hora por kilogramo, basándose en la masa total de los electrodos y el electrolito. Y lo que es más notable, la batería mantiene la estabilidad a lo largo de 120.000 ciclos de carga a una corriente específica de 20 amperios por gramo. Traducido a una rutina de carga diaria, la unidad podría funcionar teóricamente durante más de 300 años, superando ampliamente a las baterías estándar que se degradan tras unos pocos miles de ciclos.

El sistema alcanza una capacidad específica de 112,8 miliamperios-hora por gramo. Dado que los materiales internos no son tóxicos para el medio ambiente, la pila puede desecharse directamente de acuerdo con los estrictos marcos internacionales de seguridad, incluida la Ley de Conservación y Recuperación de Recursos de Estados Unidos y la norma ISO 14001. Sin embargo, para comercializar esta nueva batería, los desarrolladores deben superar los retos pendientes relacionados con el escalado del proceso de fabricación del polímero orgánico y el aumento de la capacidad energética total dentro de espacios reducidos.