A menudo las grandes mentes se adelantan a sus tiempos. Eso es verdad en el caso de Thomas Edison, que tenía la visión del potencial de los vehículos eléctricos mucho antes de que se convirtieran en tendencia. Pero cuando Edison vivía, su idea quedó casi descartada por los rápidos avances tecnológicos de los coches a combustión, y por eso su batería de níquel-hierro para los prototipos de VE no avanzó. Hasta ahora.
En un número reciente de la publicación científica Small, unos ingenieros informaron que “habían tomado una página del libro de Edison” para desarrollar una batería de níquel-hierro utilizando novedosas herramientas de nanotecnología, según explicaron en declaraciones. La batería aparenta ser más adecuada para almacenar energía solar que para dar energía a los vehículos, como era la intención original de Edison. Pero más allá de eso, el experimento trae de regreso las ideas del famoso inventor con una relevancia renovada, aunque la ciencia moderna haya tenido algo de participación.
La idea no quedó en el olvido
El diseño original de Edison era más voluminoso que el nuevo prototipo. Según Scientific American, pesaba entre “66 y 92 kilos” por hora de caballo de fuerza. Tenía pantallas de hierro y níquel para el ánodo y el cátodo respectivamente, sumergidas en un electrolito de hidróxido de potasio, como explica Nuts & Volts. Era también riesgosa por su tendencia a liberar hidrógeno mientras se cargaba.
Sin embargo, algunos aspectos del diseño llamaron la atención de los científicos modernos, y no solo de los que fabricaron el nuevo prototipo. En 2017, por ejemplo, un equipo de Países Bajos encontró una forma de usar la filtración de hidrógeno del diseño de Edison para crear combustible renovable.
La nueva batería es más bien resultado de reimaginar la idea de Edison, y se centra en la batería misma y no en sus subproductos. El prototipo que hicieron los científicos de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA) es un nanocluster de níquel y hierro, dentro de subproductos moleculares provenientes de la producción de carne.
Un esqueleto natural
Sí, leíste bien: de la producción de carne. Suena extraño en el caso de una batería, pero los investigadores se inspiraron en procesos naturales para formular sus planos. Más específicamente, en la forma en que forman sus huesos los animales, o los moluscos forman sus conchas. Los esqueletos se forman por acción coordinada de proteínas que ayudan a que el organismo acumule compuestos a base de calcio.
“Los minerales construyen huesos que son fuertes, aunque lo suficientemente flexibles como para no romperse con facilidad”, explicó Ric Kaner, coautor del estudio y bioquímico de la UCLA. “Es casi tan importante la forma en que se construyen como lo es el material, y las proteínas son las que guían cómo se ubica todo”.
La nanobatería
Diseñaron la batería de este modo: las moléculas de proteína tienen en su estructura plegada muchos resquicios. Los investigadores añadieron clústeres de níquel y hierro que se correspondían con los electrodos positivo y negativo en esos pliegues, y luego combinaron las moléculas con una lámina ultradelgada de átomos de carbono y oxígeno.
Al sobrecalentar este sistema, se eliminaba el oxígeno y los diminutos clústeres de metal en las proteínas se incrustaban en el material, creando una estructura como el aerogel. Así, los investigadores lograron maximizar la superficie de la batería.
“Así, casi todos los átomos pueden participar de la reacción”, dijo el bioquímico de la UCLA Maher El-Kady, también coautor del trabajo. Y añadió que así se acelera mucho el proceso de carga y descarga de la batería.
“Muchas veces la gente piensa que las herramientas de la nanotecnología son complicadas, de alta tecnología, pero nuestro ángulo de trabajo es directo y sorprendentemente simple. Solo mezclamos ingredientes comunes, aplicamos los pasos de calentamiento y usamos materiales en crudo que abundan”, dijo El-Kady.
Regreso con intenciones renovadas
En las pruebas iniciales el prototipo mostró que puede recargarse en apenas unos segundos y repitió con éxito sus ciclos de carga 12.000 veces. Eso iguala a más de 30 años de recargas diarias, según los investigadores.
Pero el equipo admite que la batería no logra igualar la capacidad de las baterías de litio que se usan en los vehículos eléctricos. Por eso, dijeron que la batería inspirada en la de Edison sería más adecuada para almacenar electricidad en exceso generada por los campos de energía solar, o como respaldo de energía para los centros de datos.
Este artículo ha sido traducido de Gizmodo US por Romina Fabbretti. Aquí podrás encontrar la versión original.
