Pensándolo bien...

La esquiva carga sigue siendo el punto neurálgico de la tecnología contemporánea. Hoy día supone una limitación severa de la eficacia de muchas tecnologías. Mientras que la captura de energía ha avanzado, científica y tecnológicamente mucho, la acumulación no ha seguido el mismo ritmo. Esa segunda recarga, constante, que requieren los dispositivos en segundo plano, no acaba de descubrirse la forma de llevarlo a cabo de forma eficiente.

Las baterías de iones litio aportan propiedades singulares valiosas. El electrolito es una sal de litio que proporciona los iones necesarios para la reacción electroquímica reversible que tiene lugar en cátodo y ánodo. Tiene elevada capacidad energética y una resistencia a la descarga, con mínimo efecto memoria y un elevado numero de ciclos de recarga, al que unen la posibilidad de diseños ligeros y de poco tamaño. Aparecen en escena en los años 90 y se ha generalizado el uso en todo tipo de aparatos electrónicos, desde teléfonos hasta ordenadores portátiles con unas prestaciones extraordinarias. Los puntos neurálgicos son la degradación en poco tiempo y la sensibilidad a altas temperaturas ya que se ha evidenciado la ocurrencia de inflamación, con explosión incluida que reclama mecanismos de seguridad que impiden un uso comercial generalizado. Muchos motores de automoción se han desarrollo en base a este dispositivo de acumulación en un intencional abandono de combustibles derivados del petróleo. No obstante todavía no se dispone de sistemas auténticamente alternativos a los motores de explosión y las prestaciones que ofrece.

Hay una dificultad añadida en la generalización de las baterías de ion litio, derivadas de la escasez y el elevado coste que ello implica. Esto incentiva la investigación de nuevas formas de acumulación basados en materiales más abundantes, como el sodio. Una de las alternativas que se ofrecen hoy son las baterías basadas en el sodio y una prometedora es la batería de agua de mar, denominada así porque utiliza agua de mar en el cátodo. Son baterías inocuas medioambientalmente, seguras contra el fuego. Ahora el cuello de botella se encuentra en el desarrollo de materiales anódicos de alto rendimiento a coste razonable.  Los materiales basados en carbono son una alternativa, pero requieren un codopado con nitrógeno y azufre para incrementar el rendimiento. El codopado agrega impurezas con el fin de cambiar las propiedades, eléctricas, en este caso. Es un proceso complejo. El investigador Kang y su equipo, de una Universidad coreana, anuncian en diciembre de 2021 una aportación que se publicará próximamente, consistente en una ruta de síntesis para obtener carbono dopado con nitrógeno y azufre para usarse como ánodo. Utiliza un plasma que contiene una mezcla de precursores que incluyen nitrógeno y azufre sobre una columna de negro de humo que revela un rendimiento electroquímico notable con una vida útil de 1500 ciclos y una densidad de corriente de 10 Amperios por gramo. Funcionan con seguridad mientras están sumergidas en agua marina.

Se anuncian aplicaciones asociadas al suministro de energía en centrales nucleares costeras, alimentación requerida especialmente en el caso de situaciones de emergencia como las que hemos asistido en Japón con los efectos del sunami en la Central Nuclear de Fukushima, ya que la alimentación de emergencia la proporcionan generadores diésel, cuyo funcionamiento en caso de emergencia es muy controvertido. Del mismo modo, la instalación de este tipo de generadores en boyas marinas, ofrece la opción de disponer de equipos de salvamento alimentados sin problemas, ya que permiten un suministro estable en el agua.

Hasta ahora las baterías de sodio ofrecían varias ventajas sobre las de lito: sostenibilidad, asequibilidad y mayor seguridad, pero a cambio de una menor densidad de energía. El sodio está presente en los mares y océanos, por tanto, barato y abundante, además de sostenible y es un candidato para la acumulación de energía a gran escala. Es el sexto elemento más abundante de la Tierra y, esto es importante, se cosecha, no se extrae. Hasta ahora la servidumbre radicaba en que no tenían tanta energía como la batería de litio y los problemas asociados a los procesos de carga y descarga. Ahora la situación ha cambiado sustancialmente. Las baterías de ion litio ofrecían frente a los acumuladores convencionales una mayor autonomía pero el mayor inconveniente radica en los materiales que la componen, como el cobalto y el litio que son escasos y caros. Con la demanda de vehículos eléctricos e instalaciones de acumulación de electricidad, estos materiales son todavía mas difíciles de obtener y su precio se incrementa. Esto además de la inestabilidad a altas temperaturas exige una alternativa.

Los fabricantes de baterías y los de automóviles buscan desde hace mucho, materiales para construir baterías mas eficientes, que ofrezcan una elevada densidad de energía y una mayor autonomía asociada y el sodio es el protagonista. Litio y sodio son vecinos, por tanto, con propiedades similares y ambos susceptibles de participar en celdas de baterías.

Las baterías de iones sodio ofrecen ventajas cruciales, en especial para los vehículos eléctricos, como es la sostenibilidad en la obtención de la materia prima, además de la asequibilidad y la mayor seguridad. El inconveniente que hasta ahora se atribuía que era la menor densidad de energía que ofrecían, parece ser que se ha podido soslayar con la tecnología del codopado. Las razones referidas de disponibilidad, accesibilidad, seguridad y ligereza atribuyen un futuro esplendoroso a las baterías basadas en sodio para convertirse en una alternativa muy adecuada para soslayar el difícil y persistente problema de la acumulación de energía electrónica. Esperanzador.