Un equipo de investigadores del Departamento de Arquitectura e Ingeniería Civil de la Universidad Tecnológica de Chalmers, en Suecia, han publicado recientemente un artículo que describe un nuevo concepto de baterías recargables fabricadas a base de cemento.
La creciente necesidad de materiales de construcción sostenibles plantea grandes desafíos para los investigadores. La doctora Emma Zhang se unió al grupo de investigación del profesor Luping Tang hace varios años para buscar los materiales de construcción del futuro. Juntos han logrado desarrollar un concepto pionero en el mundo para una batería recargable a base de cemento.
El concepto consiste en una mezcla a base de cemento con pequeñas cantidades de fibras cortas de carbono, agregadas para aumentar la conductividad y la resistencia a la flexión. Incrustada dentro de la mezcla hay una malla de fibra de carbono recubierta de metal (hierro para el ánodo y níquel para el cátodo). Después de mucha experimentación, este es el prototipo que ahora presentan los investigadores.
La investigación de Luping Tang y Emma Zhang ha generado una batería recargable a base de cemento con una densidad de energía media de 7 W/m2 (0,8 W/l). La densidad de energía se usa para expresar la capacidad de la batería, y una estimación modesta es que el rendimiento de la nueva batería podría ser más de 10 veces superior que el rendimiento que ofrecen los intentos anteriores con baterías de hormigón. La densidad de energía sigue siendo baja en comparación con las baterías comerciales, pero esta limitación podría superarse gracias al enorme volumen al que se podría construir la batería cuando se utiliza en edificios.
Batería recargable que permite grandes posibilidades
El hecho de que la batería sea recargable es su cualidad más importante, con enormes posibilidades de utilización si el concepto se desarrolla y comercializa. El almacenamiento de energía es una posibilidad obvia, y la monitorización es otra de las posibilidades de utilización. Los investigadores ven aplicaciones que podrían ir desde alimentar leds, proporcionar conexiones 4G en áreas remotas o protección catódica contra la corrosión en infraestructuras de hormigón. Emma Zhang sugiere que también podría acoplarse a los paneles de células solares, por ejemplo, para proporcionar electricidad y convertirse en la fuente de energía de sistemas de monitorización en carreteras o puentes, donde los sensores operados por una batería de cemento podrían detectar grietas o corrosión.
El concepto de utilizar estructuras y edificios de esta manera podría ser revolucionario, porque ofrecería una solución alternativa a la crisis energética, al proporcionar un gran volumen de almacenamiento de energía. El hormigón, que se forma mezclando cemento con otros ingredientes, es el material de construcción más utilizado. El potencial de agregarle funcionalidad podría ofrecer una nueva dimensión, según indican los investigadores. Tal y como señala Emma Zhang, «considerando que cualquier superficie de hormigón podría tener una capa de este electrodo incrustado, al aplicarlo a grandes edificios, estamos hablando de enormes volúmenes de hormigón funcional”.
La idea aún se encuentra en una etapa muy temprana. Las cuestiones técnicas que quedan por resolver antes de que la comercialización de esta tecnología pueda ser una realidad incluyen la ampliación de la vida útil de la batería y el desarrollo de técnicas de reciclaje.
«Dado que la infraestructura de hormigón generalmente se construye para durar 50 o incluso 100 años, las baterías deberían refinarse para que coincidan con esto, o para que sean más fáciles de cambiar y reciclar cuando finalice su vida útil. Por ahora, esto ofrece un gran desafío desde un punto de vista técnico”, explica Emma Zhang.