Un artículo reciente hace una revisión sobre el estado actual de las baterías de potasio y las compara con las de litio.
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El ser humano ya ha alcanzado los límites del planeta y no se puede evitar un colapso de todos los ecosistema y un cambio climático catastrófico, por esta razón la última cumbre contra el clima ha fracasado. Básicamente no se puede hacer nada sin colisionar contra el capitalismo.
Ya nos prohíben entrar en ciertas ciudades con los autos anticuados, con la excusa de la contaminación del aire, pero el problema es mucho más complicado que todo ello. Entre otras cosas hay que reservar diésel para la agricultura, ganadería, pesca y distribución de mercancías. Factores sin los cuales la vida humana moderna no es posible.
Al final sólo unos pocos privilegiados podrán circular por ahí con unos carísimos coches eléctricos. Porque no se espera que el precio de estos vehículos baje mucho ni sus prestaciones aumenten. Aunque en ciertos esquemas simplistas no se tiene en cuenta la amortización de la energía, con sus emisiones asociadas, que tiene la construcción de estas máquinas, sus baterías y su reciclado.
Esta posible solución tecnológica a la falta de petróleo y al exceso de emisiones tiene, sin embargo, un punto débil: las baterías. Cuanto más autonomía queramos, más tardará en cargarse y más pesará la batería y, por tanto, más energía se gastará en mover el vehículo.
Hasta ahora la mejor solución es el uso de baterías de litio, aunque algunos coches híbridos usen baterías de hidruro de níquel. Pero la geología de la Tierra es caprichosa y no deposita los minerales que necesitamos de manera sencilla, democrática y en abundancia. El litio, el níquel o el cobalto que también se usa en las baterías de ión-litio modernas no iban a ser una excepción. Son escasos, su extracción es muy costosa y contaminante y, a veces, está en países políticamente inestables, como la República Democrática del Congo.
Tratar de conseguir el suficiente litio y cobalto para las baterías del parque automovilístico mundial y para los incipientes mercados automovilísticos indio y chino parece una meta imposible. Si a todo esto añadimos las baterías necesarias para almacenar la energía discontinua producida por aerogeneradores o placas fotovoltaicas, el suministro de baterías está bastante comprometido.
Así que investigadores liderados por Shinichi Komaba (Universidad de Ciencias de Tokio decidieron en su día investigar las posibilidades del sodio y el potasio como sustitutos del litio, al fin y al cabo están en la misma columna de la tabla periódica y son mucho más abundantes que el litio.
El caso del sodio es algo que han estudiado como alternativa varios grupos de investigación, pero no han tenido mucho éxito al sacar algo comercial al respecto de momento, pese a los avances realizados.
Komaba y Stanley Whittingham publicaron un estudio de revisión en 2014 sobre las posibilidades del sodio como sustituto del litio. Desde entonces Komaba y su equipo se han centrado en el potasio como posible alternativa. El interés por la baterías de ión de sodio (o KIB) empezó a aflorar a partir de estudios pioneros en 2015. Estas baterías podrían tener un mejor rendimiento que las de ión litio, pero estrían hechas con materiales más baratos, abundantes y no tóxicos.
Komaba ha analizado los trabajos sobre KIB un amplio estudio publicado en Chemical Reviews. Analiza los distintos electrolitos, electrodos y aditivos. Además compara los distintos materiales usados en baterías de litio, sodio y potasio. También estudia costes, toxicidad, voltajes involucrados, etc.
«Tal y como indican intensivas investigaciones recientes, las KIB son reconocidas como una promesa a las baterías de próxima generación debido a sus características únicas, como el coste-eficiencia, alto voltaje y alta potencia de operación. Mejoras próximas en el rendimiento de las KIB pueden allanar el camino a sus aplicaciones prácticas», dice Komaba.
Sin embargo, hay aspectos de las KIB que tienen que se investigados más, como su seguridad. De todos es conocido que las baterías de ión de litio pueden llegar a explotar en algunos casos, así que puede que a las de potasio les pueda pasar algo parecido. Por tanto es necesario investigar los distintos componentes y elementos involucrados para minimizar los riesgos. Por esta razón se investiga en electrolitos no acuosos y en aditivos.
El grupo de Komaba también investiga en supercondensadores y en pilas de combustible, además de baterías de litio y sodio.
Quizás este asunto de la investigación en baterías llegó unas décadas más tarde delo debido, pero bienvenido sea que por fin se haga.
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Fuentes y referencias:
Artículo original. [2]
Gráfico: Tokyo University of Science.