Baterías más duraderas ¡y raras!

Los científicos buscan continuamente mejores formas de recargar los dispositivos móviles. Las últimas: una batería basada en hilos de oro microscópicos que podría ser eterna, otra inspirada en las células que revisten nuestro intestino y otra ¡que puede ingerirse!

Recargar los dispositivos móviles con electricidad es una tarea que realizan de forma sistemática cientos de millones de personas en el mundo, mientras que la necesidad de disponer de sistemas de almacenamiento de energía seguros y eficaces se extiende ahora a la creciente gama de dispositivos electrónicos médicos que se implantan o funcionan en el cuerpo humano.

Por esta razón, los científicos realizan continuos esfuerzos para mejorar la eficacia y las prestaciones de los pequeños acumuladores de electricidad, que están en el corazón de infinidad de aparatos electrónicos y móviles, llegando a resultados insospechados, como muestran estos trabajos.

TECNOLOGÍA INSPIRADA EN EL CUERPO HUMANO

Científicos de la Universidad de Cambridge (UoC), en el Reino Unido, han desarrollado un nuevo prototipo de batería de litio sulfuro, con capacidad de almacenar cinco veces más energía que las baterías convencionales de ion-litio, utilizadas en los móviles inteligentes y otros dispositivos electrónicos.

Esta tecnología de la UoC (www.cam.ac.uk) está inspirada en parte de las células con forma de filamentos que recubren nuestro intestino delgado, ayudando a absorber los nutrientes de la comida, y evita la degradación de la batería ocasionada por la progresiva pérdida del material en su interior, según la UoC.

El equipo liderado por el doctor Vasant Kumar ha desarrollado un material muy ligero y fabricado a escala microscópica, que se asemeja a unas protuberancias llamadas 'villi' (vellosidad) con forma de dedos, que recubren el intestino delgado humano, y absorben los productos de la digestión aumentando la superficie sobre la cual tiene lugar este proceso.

La nueva batería de litio-azufre lleva en uno de sus electrodos una capa de material con una estructura similar a una vellosidad, hecha de pequeños alambres de óxido de cinc.

Esta superficie vellosa puede atrapar los fragmentos del material activo cuando éste se rompe, manteniendo su actividad electroquímica y permitiendo que puedan ser utilizados durante más tiempo para almacenar energía, de acuerdo a los investigadores.

Los materiales utilizados en esta cubierta y su diseño, que aumenta considerablemente su superficie utilizable, permiten incrementar, tanto la vida útil e integridad de la batería, como su densidad energética (capacidad de almacenar más energía en menos espacio), que puede llegar a ser cinco veces mayor que la de las baterías Li-ion utilizadas ahora, según la UoC.

BATERÍA INGERIBLE PARA USOS MÉDICOS

Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon, CMU, (www.cmu.edu) en EE.UU. presentaron a la Sociedad Americana de Química (ACS) el diseño de una batería no tóxica, basada en los pigmentos de melanina que se encuentran de forma natural en la piel, los ojos y el cabello de las personas.

Desarrollada por el equipo del doctor Christopher Bettinger (http://biomicrosystems.net) se puede ingerir para dar energía a dispositivos médicos para diagnóstico o tratamiento muy pequeños y también ingeribles, como los que dispensan medicamentos dosificados dentro del cuerpo, según ACS.

Los investigadores de la CMU ensayaron con éxito un prototipo de batería que utiliza pigmentos de melanina, un compuesto natural que absorbe la luz ultravioleta y ayuda a proteger nuestras células de las sustancias oxidantes que las dañan y que, a su vez, interactúa con los iones (moléculas o átomos) metálicos.

En los distintos componentes de esta batería también se utilizaron otros elementos que el cuerpo humano emplea en su funcionamiento normal como el cobre y el hierro, según la ACS.

Los científicos comprobaron que esta batería puede alimentar un dispositivo de 5 milivatios hasta 18 horas utilizando 600 miligramos de material activo de melanina como cátodo (polo negativo de una pila eléctrica), según la ACS.

Esta energía es suficiente para un dispositivo de administración de fármacos o un sensor, ambos ingeribles, según el investigador Hang-Ah Park, del Bettinger Lab de la CMU.

El doctor Bettinger prevé usar esta batería de melamina en aparatos destinados a detectar los cambios en la flora microbiana intestinal y liberar fármacos en respuesta a dichos cambios, o dispositivos que administren ráfagas de una vacuna durante varias horas, antes de degradarse, según la ACS.

RUMBO A LA PILA ELÉCTRICA ‘PARA TODA LA VIDA’

Expertos de la Universidad de California Irvine (UCI) (EE.UU.) han inventado un electrodo basado en filamentos de oro microscópicos (nanocables) encerrados en dióxido de manganeso y revestidos de un gel similar al plexiglás, que pueden ser recargados infinidad de veces y nos aproxima a una batería que nunca necesitaría ser reemplazada, según sus creadores.

“Este avance podría conducir a baterías comerciales con largos períodos de vida para computadoras, smartphones, electrodomésticos, automóviles y naves espaciales”, informa a Efe Brian Bell, comunicador de la UCI (http://uci.edu/) .

La investigadora y líder del estudio Mya Le Thai, probó este electrodo mediante un ensayo de laboratorio equivalente a unos 200.000 ciclos de carga y descarga durante tres meses, sin detectar pérdida de capacidad o potencia, ni que se fracturaran los nanocables de oro, de acuerdo a los investigadores.

Los científicos vienen intentando aplicar nanocables miles de veces más delgados que un cabello humano en baterías, por su alta conductividad y su gran capacidad para almacenar y transferir electrones, pero son muy frágiles y, en las baterías de ion-litio, no soportan bien la cargas y descargas repetidas, terminando por romperse, según esta universidad.

La investigadora de la UCI, que trabajó con el químico Reginald Penner, coautor del estudio, parece haber resuelto este problema mediante una combinación de materiales fiables y resistentes a los fallos, que permitiría a las baterías de ion-litio recargarse cientos de miles de veces, según esta universidad.