La movilidad eléctrica está dando a conocer el mundo de las baterías y sus componentes, y aunque todo esto suene a tecnología nueva y pionera, lo cierto es que todo este mundo tiene más de un siglo de investigación, aunque muchos proyectos y tecnologías se hayan quedado en un segundo o tercer plano durante todo este tiempo. El claro ejemplo es la batería de níquel-hierro diseñada por Thomas Edison, hace más de un siglo, y que ha quedado aparcada este tiempo, pero que ya ofrecía robustez y duración desde el primer momento. Pero tenía un inconveniente que suponía un freno para la industria actual, la lentitud en los tiempos de carga.
Pero ahora, 125 años después, un grupo de investigadores ha retomado este proyecto, desde la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), y gracias a la nanotecnología, se ha transformado en una batería que puede soportar más de 12.000 ciclos de carga y descarga, y lo que es más importante, cargarse en segundos usando materiales económicos y muy abundantes.
La batería de hidrógeno de Edison
Si por algo es conocido Thomas Edison es por haber inventado la bombilla, y también por su enfrentamiento en lo tecnológico con Nikola Tesla. Pero uno de sus proyectos más ambicioso se basaba en una batería recargable que se basaba en níquel y hierro, presentado a principios del siglo XX, en 1901. Funcionaba con reacciones electroquímicas, con intervenciones de electrodos de hierro y níquel inmersos en un electrolito alcalino. En el proceso, había una liberación de hidrógeno.
Uno de los puntos fuertes era la gran resistencia que ofrecía, capaz de funcionar después de muchos años de uso, después de soportar temperaturas extremas, y resultaba mucho más segura que otras alternativas por aquel entonces. Algunas de las unidades fabricadas estuvieron funcionando durante varias décadas, evidenciando su gran resistencia.
Pero su baja eficiencia energética terminó por condenarlas, también su incapacidad para dar y recibir energía con rapidez, por lo que quedó descartada para lo que demandaba la industria de aquellos años. Sin embargo, estas investigaciones acaban de dar una vuelta de tuerca a esta tecnología, siendo una base de una investigación con potencial para poder influir en el futuro del almacenamiento energético.
Nanotecnología en la batería de hidrógeno
El gran objetivo del equipo de UCLA era reducir estos tiempos de carga y suministro, y gracias a la nanoingeniería encontraron la solución. El trabajo consistió en rediseñar el electrodo de hierro a escala nanométrica, multiplicando la superficie disponible para las reacciones químicas. Con este cambio, los iones se desplazan con mucha velocidad entre los diferentes componentes de la batería, lo que elimina gran parte de las limitaciones que arrastraba desde su creación.
Por otro lado, el electrolito fue modificado, lo que permitía una mejor conectividad y reducía el desgaste provocado por los ciclos repetidos de carga y descarga. Con las pruebas que se han llevado a cabo, se ha logrado que la batería supere los 12.000 ciclos sin que la degradación sea significativa, lo que supone que, en un uso real, soporte décadas funcionando a plena capacidad.
Si se compara con baterías de ion-litio, abundantes en la actualidad, las cifras son especialmente llamativas. La densidad es mayor en las de ion-litio, pero la pérdida de rendimiento es mayor. Con las nuevas, se sacrifica algo de la capacidad de almacenamiento, pero la vida útil alcanza cifras extraordinarias. Y si tenemos en cuenta los materiales empleados, el hierro y níquel, son mucho más abundantes, esto reduce la dependencia, la logística, la cadena de suministro y, por tanto, ahorra costes.
Almacenamiento energético
Si bien, esta batería no parece que pueda sustituir a las baterías actuales baterías de litio en coches eléctricos, teléfonos móviles o dispositivos portátiles por la densidad energética y el elevado peso, sí que podría ser de gran utilidad en el almacenamiento estacionario de energía. Las instalaciones solares, los parques eólicos, los centros de datos y los sistemas de autoconsumo requieren de baterías que tengan capacidad de trabajo durante muchos años, décadas, que no se vean deterioradas pese a los miles de ciclos, y trabajar con elevados niveles de seguridad. Y aquí, el peso y el volumen son factores secundarios, donde prima la durabilidad y los costes de mantenimiento.
Estamos en plena etapa de cambio, de desarrollo energético, de soluciones para cuidar el medio ambiente, y el trabajo que realizó Edison hace más de un siglo, y que parecía descartado, ahora cobra más relevancia que nunca. Su batería, con defectos que la hacían poco operativa, ahora han sido mejorados, y aunque las baterías más comunes no podrán ser sustituidas por estas, hay otros aspectos que la hacen la solución ideal. Y quién sabe, con la evolución tecnológica actual, no se puede descartar ningún escenario. Más de un siglo después, Edison continúa contribuyendo a la tecnología.
