¿Y si pudiéramos convertir nuestras casas y edificios en baterías?

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Vi un video interesante en YouTube de Undecided with Matt Ferrell sobre baterías hechas de concreto. El video preguntaba: “¿Qué pasaría si pudiéramos convertir nuestras casas y edificios en baterías?”

El cemento es altamente contaminante y es una de las principales causas de contaminación por gases de efecto invernadero; puede que no esté al nivel de la industria del transporte, pero sigue siendo muy alto.

Los operadores de redes están invirtiendo miles de millones de dólares en baterías de iones de litio. Se espera que los sistemas de almacenamiento de energía a gran escala aumenten 100 veces para 2030, pero el litio es 2.000 veces menos abundante que el hierro. Esto no significa que el litio no sea abundante (lo es), pero sí significa que el hierro es un enorme recurso potencial para los sistemas de almacenamiento.

Matt señaló que, aunque el costo de las baterías de iones de litio ha disminuido enormemente durante la última década, algunos expertos todavía creen que habrá dificultades para realizar las mejoras necesarias en el costo, la densidad de energía y la velocidad de carga.

Por eso, enfatizó, seguir buscando alternativas viables. Una de esas alternativas en las que Matt basó su video fue un prototipo desarrollado por la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia. El prototipo que desarrollaron fue una batería recargable a base de cemento. La batería tiene una densidad de energía promedio de 7 vatios-hora por metro cuadrado o alrededor de 0,7 vatios-hora por pie cuadrado. También tiene 10 veces más energía que las baterías de cemento producidas anteriormente. Y esta es la primera batería de cemento recargable del mundo que ha sido probada a escala de laboratorio.

La idea era integrar baterías de hormigón en sistemas de paneles solares para almacenar la energía extra generada por la energía solar. Matt señaló que esta invención podría tener otro caso de uso innovador.

“El potencial de esta invención es la ampliación de su capacidad de almacenamiento. Eso es porque podría incorporar este concreto funcional en la estructura de edificios de varios pisos para almacenar grandes volúmenes de energía. Piense en el rascacielos como el Burj Khalifa en Dubai. Eso la convertirá en la batería más grande del planeta “.

Además de esto, también podría reducir los costos ya que el concreto es un material de construcción que se duplica como unidad de almacenamiento de energía. Imagínese cargar su teléfono de forma inalámbrica con solo colocarlo en el suelo.

“El hormigón no es un material sostenible en sí mismo, ya que su producción es responsable del 2,4% de las emisiones globales de CO2. Sin embargo, mientras que los materiales de construcción más ecológicos se multiplican como hongos o se disparan al cielo como el bambú, no podremos deshacernos del cemento tan fácilmente. Siendo solo superado por el agua, el cemento es el material más consumido en la Tierra.

“En la construcción, utilizamos el doble de hormigón que todos los demás materiales de construcción combinados. Eso se debe principalmente a su resistencia y durabilidad. Además, algunas empresas están desarrollando sistemas de captura de carbono para atrapar el CO2 liberado al hacer hormigón. Esto podría descarbonizar el proceso de producción de cemento y hacer que el concreto sea más verde pero no completamente verde.

“¿Por qué no aprovechar al máximo el hormigón gris y convertir enormes estructuras en bancos de energía?”

Matt explicó cómo podría funcionar esto. Primero, compartió cómo se diseñó la batería de concreto, que se inspiró en la batería que inventó Thomas Edison.

“En este dispositivo, hay iones que se mueven a través de una solución de electrolito entre un cátodo de níquel cargado positivamente y un ánodo de hierro cargado negativamente. El movimiento de los iones genera entonces un potencial eléctrico. La principal diferencia en comparación con el modelo de Edison es que los científicos suecos utilizaron mortero de cemento como electrolito. Pero también pensaron fuera de la caja de hormigón, modificando modelos similares anteriores. Para hacer que la lechada de cemento sea más conductora, los investigadores le agregaron fibras cortas de carbono.

“Los científicos también utilizaron una resina de intercambio iónico como separador entre los dos electrodos. Esta membrana porosa facilita que los iones se muevan de un polo a otro, lo que aumenta la conductividad iónica. Además de eso, aplicaron un método alternativo para agregar los electrodos metálicos a la pasta de cemento “.

Matt explicó que la técnica convencional le haría mezclar las partículas de polvo metálico con la lechada de cemento. Sin embargo, esto no es seguro, especialmente cuando se usa níquel. Para hacerlo más seguro, los investigadores recubrieron el níquel y el hierro sobre capas de malla de carbono. Luego, los deslizaron en la mezcla de cemento donde funcionaron como placas de electrodos. Con este enfoque, anotó Matt, los investigadores lograron un mejor rendimiento eléctrico.

Ese rendimiento incluyó una densidad de energía diez veces mayor que la que alcanzaron al usar la técnica de mezcla de polvo. Matt también explicó el proceso electroquímico reversible de los ciclos de carga y recarga.

Una preocupación clave que abordó fue que si esto sucediera, ¿su hogar lo electrocutaría? Afortunadamente, el cemento es un mal conductor en sí mismo. Esto significaría que sus dedos estarían aislados de la electricidad que se almacena de forma segura dentro de la batería.

“Convertir nuestras casas en baterías gigantes es electrizante, pero no se trata solo de almacenamiento de energía. Hay una serie de otras aplicaciones a considerar para estos dispositivos “.

Las baterías de hormigón podrían combinarse con paneles de células solares para proporcionar electricidad y actuar como un sistema de monitoreo. Este, señaló Matt, es un gran caso para carreteras y puentes.

“Los sensores que funcionan con baterías detectarían cualquier rajadura o signo de corrosión antes de que sea demasiado tarde. Otro estudio diseñó una batería hecha de cemento y agua de mar para monitorear la corrosión de la infraestructura marina.

“La construcción de baterías integradas podría desempeñar un papel clave en el desarrollo de futuras ciudades inteligentes al alimentar la iluminación LED automatizada de las calles y los sensores habilitados para Internet de las cosas. En su prueba de laboratorio, el grupo de Chalmers utilizó uno de sus dispositivos para encender una pequeña lámpara LED durante varias horas. Otra idea interesante sería utilizar las baterías de hormigón para proporcionar conexiones WiFi de alta velocidad para estructuras en áreas remotas ”.

El video de Matt es bastante educativo e inspirador. Destacar la innovación que se está desarrollando en la industria de las baterías y cómo el cemento podría usarse para incrustar baterías en nuestros edificios es bastante futurista. ¿O es eso? ¿Es esto totalmente irreal en lo que respecta a la competitividad comercial? ¿O es algo que algún día será la norma?

Puedes ver el video completo de Matt aquí.

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Y eso es todo por ahora, me despido hasta la siguiente noticia. ¡Nos vemos!

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