El mundo está haciendo una rápida transición hacia la energía renovable, pero existen deficiencias.La energía solar cae por la noche y la energía eólica retrocede y asciende de forma irregular.Es necesario desarrollar nuevas tecnologías que puedan almacenar energía de la red eléctrica cuando haya excedente y utilizarla cuando no haya suficiente.

Las baterías recargables de iones de litio desempeñan un papel crucial en la vida cotidiana, alimentando dispositivos desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos.Sin embargo, dependen de recursos limitados como el litio, el níquel y el cobalto, lo que genera preocupaciones sobre la sostenibilidad y el costo.

Xiaowei Teng, profesor James H. Manning de Ingeniería Química en WPI, lidera un equipo para explorar nuevasbateríaTecnologías para el almacenamiento de energía en red.Los resultados recientes del equipo,publicadoenChemSusChem, sugieren que el hierro, cuando se trata con el aditivo de electrolito silicato, podría crear un ánodo de batería alcalina de alto rendimiento.El hierro, el segundo metal más abundante en la corteza terrestre después del aluminio, es mucho más sostenible que el níquel y el cobalto.Solo Estados Unidos recicla aproximadamente más de 40 millones de toneladas métricas de hierro y acero a partir de chatarra cada año.

Teng señala que el hierro ya se utiliza como ánodo de baterías alcalinas de hierro y níquel (inventadas por Thomas Edison en el siglo XX), pero tiene una baja eficiencia energética ycapacidad de almacenamientodebido a la formación de gas hidrógeno durante la carga y óxido de hierro inerte durante la descarga.

"No es deseable que se forme gas hidrógeno al cargar una batería", dijo Teng."Esto perjudica considerablemente la eficiencia energética del sistema de baterías. Sin abordar estos problemasdesafíos técnicos"Las baterías alcalinas de hierro son menos atractivas para los sistemas modernos de almacenamiento de energía que se acoplan a las redes eléctricas".

En el artículo de portada del 7 de octubre presentado enChemSusChem, el equipo informó que agregar silicato a los electrolitos les permitió cargar una batería sin producir hidrógeno.

El silicato, un compuesto químico de silicio y oxígeno, se ha utilizado durante mucho tiempo como un agente sencillo y económico en vidrio, cemento, aislamiento y detergentes, dijo Sathya Jagadeesan, Ph.D.estudiante de WPI y autor principal del artículo.El equipo descubrió que el silicato también interactúa fuertemente con los electrodos de la batería y suprime la generación de gas hidrógeno.

Teng dijo que este nuevo proceso podría mejorar la química redox del hierro alcalino en baterías de hierro-aire y hierro-níquel para aplicaciones de almacenamiento de energía, como microrredes o parques solares o eólicos individuales.

Más información:Sathya Narayanan Jagadeesan et al, Desbloqueo de hierro redox alcalino reversible y de alta capacidad utilizando electrolitos híbridos de hidróxido de sodio y silicato,ChemSusChem(2024).DOI: 10.1002/cssc.202400050