Iones, pieza clave para incentivar la mejora energética
Por Ricardo Cocoletzi
Celdas de combustible, baterías de litio y positivos basados en movimiento de iones podrían encontrar una optimización gracias a las propiedades de la luz.
Actualmente, la carrera por la producción de baterías sigue creciendo, desafortunadamente, esto provocaría un consumo energético elevado que repercute en el impacto al medio ambiente. Optimizar esta tecnología (movimiento de iones y otras sustancias) sería imperativo para lograr un mejor rendimiento energético y, sobre todo, la disminución del impacto al medio ambiente.
Por ello, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), en conjunto con investigadores de la Universidad de Kyushu en Japón, han buscado mejorar este rubro. En una investigación realizada por ambas instituciones, se demostró que el uso de la luz es de utilidad para optimizar el rendimiento energético en ciertos componentes. Esto haría referencia a baterías de litio, celdas de combustible y otros dispositivos cuya carga se basa en el movimiento de iones.
Con base en ello, los investigadores necesitaron comprender cómo la carga puede ser transportada a través de cualquier material y lograr la optimización energética. «Hay muchos dispositivos que dependen del movimiento de los iones en sí mismos, en lugar de solo de sus electrones constituyentes», comenta Harry L. Tuller, profesor en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT.
Sin embargo, los investigadores se han enfrentado a un inconveniente durante la investigación y este es la naturaleza de algunos materiales por los cuales viajan los electrones. Y es que los principales materiales usados en las diferentes fuentes energéticas para el viaje de electrones, mejor conocidos como electrolitos sólidos, son las cerámicas.
Aquí se debe destacar que en su composición se muestran diminutos granos de cristalitos, los cuales se compactan y se cuecen a altas temperaturas formando así una estructura densa. El problema sería el siguiente: los iones que viajan a través del material se ven de alguna forma obstaculizados en los límites entre los granos.
«Nos percatamos que la conductividad iónica (la velocidad a la que los iones se mueven) a menudo se degrada por el bloqueo de los iones en estos límites de grano», dice Tuller. Para vencer este inconveniente, los ingenieros han recurrido al uso de la luz. «Estamos reduciendo la altura de la barrera con la luz y, al hacerlo, aumenta el flujo de iones» agregó el también profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del MIT.
Thomas Defferriere, investigador colaborador comentó: «Piensen en la barrera como un desfiladero entre dos montañas, tratar de ir de una montaña a otra seria una caminata difícil. Imaginen que el desfiladero se llena de agua, esto facilitaría mucho el viaje pudiendo simplemente tomar un bote o nadar».
Defferriere puntualizó: «Si bien el movimiento de los electrones bajo la iluminación de la luz es estimulado, recién el efecto esta recibiendo la atención necesaria. El presente trabajo demuestra que los materiales de iluminación para celdas de combustible, electrolizadores y baterías pueden reducir sustancialmente el cuello de botella en el movimiento de iones«.
Respecto al punto previo, el uso de la luz como mejora en los dispositivos de almacenamiento y conversión de energía sería una excelente propuesta para la mejora de los mismos. Este estudio sugiere el uso de la luz como un interruptor en el movimiento de iones, si eso es cierto, las posibilidades podrían ser espectaculares.
Este desarrollo ha mostrado no solo la posibilidad de utilizar la luz como facilitador en el movimiento de iones, también fue capaz de no generan ningún tipo de calor en ciertos materiales. La falta de generación de calor, optimizaría el rendimiento energético al evitar así los problemas ocasionados por temperaturas elevadas.
