Un nuevo catalizador para baterías recargables de litio y aire desarrollado por el MIT, acerca la posibilidad de que sean estas baterías de alta densidad energética las candidatas a ser instaladas en los coches eléctricos o en otros dispositivos.

El nuevo catalizador, compuesto por nano partículas de oro y platino (en la imagen, la parte oscura), ha sido capaz de devolver el 77% de la energía utilizada durante su carga, superando el anterior récord de eficiencia del 70%.  El trabajo, que fue publicado en internet esta semana en Journal of the American Chemical Society, sugiere un nuevo enfoque dentro de los catalizadores de baterías de litio-aire que podría conducir hacia unos mayores grados de eficiencia, de entre un 85 a un 90 por ciento, necesarios para la fabricación de baterías comerciales.

Los actuales prototipos de litio y aire tenían inconvenientes importantes, como su baja eficiencia, lentitud en la carga y solo unas docenas de ciclos de carga y descarga. Este tipo de baterías, sin embargo, tiene la ventaja de poseer una gran capacidad de carga, pudiendo triplicar la cantidad de energía que en función del peso pueden almacenar las baterías de iones de litio actuales.

El platino, conocido por ser uno de los mejores catalizadores para promover la combinación de hidrógeno y oxígeno en las células de combustible, fue uno de los primeros materiales probados para catalizar el litio y el oxígeno en las baterías de litio-aire. Sin embargo los experimentos mostraron que en realidad su rendimiento era muy pobre, por lo que el platino dejó de utilizarse.

Los investigadores del MIT descubrieron que el platino era útil en las baterías de litio-aire, aunque sólo para la reacción opuesta—liberando el oxígeno del óxido de litio durante la carga. “Todo el mundo sabía que el platino estaba inactivo a la hora de descargar la batería, aunque hemos demostrado que el platino era uno de los mejores catalizadores para la carga,” señala Shao-Horn.

Por otro lado, el oro se consideraba un catalizador pobre debido a su estado inerte. De hecho, los investigadores del MIT habían utilizado oro por primera vez como una especie de control durante los experimentos para medir aquellas reacciones en la que estaban implicados catalizadores pobres. Pero para su sorpresa, descubrieron que el oro hacía un buen trabajo a la hora de catalizar la combinación de litio y oxígeno—mucho mejor que el platino.

Ambos catalizadores se hacen más eficaces si se combinan como nanopartículas. “Juntos, trabajan sinérgicamente”, afirma Shao-Horn:

Cuando las baterías de litio-aire se descargan, el metal de litio reacciona con el oxígeno para formar óxido de litio y libera electrones. Cuando se carga, el oxígeno se libera y el metal de litio se vuelve a formar. Los átomos de oro en el catalizador facilitan la combinación del litio y el oxígeno; el platino ayuda con la reacción opuesta, liberando el oxígeno.

Ahora los investigadores del MIT trabajan para reducir el coste del catalizador, utilizando para ello menos cantidad de platino y oro. Una opción consiste en cubrir nanopartículas hechas con materiales más baratos con finas capas de estos metales preciosos.

Vía :: Technology Review