Investigadores de la Universidad de Surrey desarrollaron una batería de sodio que almacena el doble de energía que las convencionales y puede desalinizar agua de mar, abriendo nuevas posibilidades para el almacenamiento de energía sostenible.

Las baterías de sodio se perfilan como una opción prometedora para el almacenamiento de energía limpia y sostenible. Investigadores de la Universidad de Surrey descubrieron un método sorprendentemente simple para mejorar su rendimiento al permitir que el agua permanezca dentro de un material clave de la batería, en lugar de eliminarla como se hacía tradicionalmente.

Las baterías de iones de litio dominan actualmente el mercado, pero dependen de materiales costosos que pueden dañar el medio ambiente. En cambio, el sodio es abundante y fácilmente accesible. Sin embargo, igualar el rendimiento de la tecnología de iones de litio ha sido un gran desafío para los sistemas de iones de sodio.

El agua mejora el rendimiento del óxido de vanadio de sodio

En una investigación publicada en el Journal of Materials Chemistry A, los científicos examinaron el óxido de vanadio de sodio, un compuesto bien conocido basado en sodio. Descubrieron que permitir que el material retenga su contenido natural de agua mejora significativamente su funcionamiento dentro de una batería.

El compuesto, llamado hidratato de vanadato de sodio nanostructurado (NVOH), mostró resultados mucho más robustos cuando se utilizó en su forma hidratada. Almacena considerablemente más energía, se carga a una velocidad más rápida y mantiene su estabilidad durante más de 400 ciclos de carga.

Durante las pruebas, la versión hidratada retuvo casi el doble de carga que los materiales de cátodo de iones de sodio estándar. Este rendimiento la coloca entre los mejores cátodos reportados hasta ahora para baterías de iones de sodio.

El Dr. Daniel Commandeur, investigador en la Escuela de Química e Ingeniería Química de la Universidad de Surrey y autor principal del artículo, comentó:

"Nuestros resultados fueron completamente inesperados. El óxido de vanadio de sodio ha estado presente durante años, y la gente suele tratarlo térmicamente para eliminar el agua, ya que se cree que causa problemas. Decidimos desafiar esa suposición, y el resultado fue mucho mejor de lo que anticipamos. El material mostró un rendimiento y estabilidad mucho más fuertes de lo esperado y podría incluso crear nuevas posibilidades emocionantes para cómo se utilizan estas baterías en el futuro."

Operación en agua de mar y desalación electroquímica

El equipo también exploró cómo se desempeñó el material en agua salada, un entorno especialmente exigente para los sistemas de baterías. No solo continuó funcionando eficazmente, sino que también eliminó iones de sodio de la solución salina. Al mismo tiempo, un electrodo de grafito extrajo iones de cloruro en un proceso conocido como desalación electroquímica.

El Dr. Commandeur agregó:

"Poder utilizar el hidratato de vanadato de sodio en agua salada es un descubrimiento realmente emocionante, ya que muestra que las baterías de sodio podrían hacer más que solo almacenar energía; también podrían ayudar a eliminar la sal del agua. A largo plazo, eso significa que podríamos diseñar sistemas que utilicen agua de mar como un electrolito completamente seguro, gratuito y abundante, mientras también producimos agua dulce como parte del proceso."

Hacia alternativas más seguras y económicas al litio

Este avance podría acelerar la adopción de baterías de sodio como una alternativa práctica a la tecnología basada en litio. Dado que el sodio es económico y abundante, estas baterías tienen el potencial de ser más seguras, asequibles y ecológicas.

Entre los posibles usos se incluyen el almacenamiento de energía renovable a gran escala para redes eléctricas, así como aplicaciones en vehículos eléctricos. Al simplificar la producción de baterías de sodio de alto rendimiento, los hallazgos del equipo de Surrey acercan el almacenamiento de energía sostenible y comercialmente viable un paso más a la realidad.