Energía de arena: Una mejor batería

Es difícil ver la tecnología del futuro, a veces porque no se puede ver.Los avances en nano-tecnología son la base en el desarrollo de las baterías de iones de litio que tienen una mayor duración.

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Actualmente, las baterías de iones de litio (Li-ion) se utilizan para alimentar las tecnologías cotidianas, como teléfonos celulares, computadoras, cámaras y automóviles. Su fuente de energía es un ánodo de grafito a base de carbono, que no es nada más que polarización. La duración de la batería ha sido siempre una de las principales preocupaciones con las baterías de iones de litio.

La solución es el compuesto más abundante en la corteza terrestre: el dióxido de silicio, SiO2, o más comúnmente, la arena. La próxima generación de la tecnología en baterías está utilizando arena como fuente para la producción de nano-silicio, un material del ánodo para baterías Li-ion.

Estas baterías operan por el flujo de electrones. Los electrones se reúnen en el extremo negativo de la batería y se mueven hacia el extremo positivo cuando un material conductor conecta a los dos. De esta manera, los electrones se mueven desde el ánodo al cátodo, energizando a cualquier material que los esté conectando en el medio.

Las baterías, por desgracia, contienen una cantidad finita de energía disponible para accionar esta diferencia electroquímica. Ahí es donde entra en juego la arena.

La investigación ha demostrado que el SiO2 tiene una alta capacidad de energía y se estima que sus ánodos duran 3 veces la vida útil de su competidor a base de carbono. Además de este beneficio obvio, las baterías de Li-ion de silicio son fácilmente recargables y pesan menos que las tradicionales baterías de ion-litio.

En cuanto al proceso de purificación de la arena para su uso en batería, los resultados son un poco burdos. Los granos de cuarzo se someten a una expansión de volumen de 300% durante litiación, haciendo que las partículas de sílice se hagan más grandes y más susceptible a fracturarse.

Aun cuando los materiales se separan correctamente, el proceso tiene un costo. El material de base puede ser barato, pero la preparación no lo es, las nano-estructuras creadas en el proceso no son rentables para ser producidas a nivel de kilogramos.

Sin embargo, la arena sigue siendo una solución fácilmente disponible, no tóxica, respetuosa del medio ambiente para una mejor batería.

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Imagen de arena vía Shutterstock