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La batería de ensueño
Un paso más hacia la realidad con un nuevo descubrimiento
Una batería de sodio-azufre creada por ingenieros de la Universidad de Texas en Austin resuelve uno de los mayores obstáculos que ha frenado la tecnología como una alternativa comercialmente viable a las omnipresentes baterías de iones de litio que alimentan todo, desde teléfonos inteligentes hasta vehículos eléctricos. El sodio y el azufre se destacan como materiales atractivos para la producción futura de baterías porque son más baratos y están más disponibles que los materiales como el litio y el cobalto, que también tienen preocupaciones ambientales y de derechos humanos. Debido a esto, los investigadores han trabajado durante las últimas dos décadas para hacer viables las baterías a base de sodio a temperatura ambiente. “La llamo una tecnología de ensueño porque el sodio y el azufre son abundantes, ambientalmente benignos y el costo es más bajo que se pueda imaginar”, dijo Arumugam Manthiram, director del Instituto de Materiales de Texas de UT y profesor en el Departamento de Ingeniería Mecánica de Walker. “Con la electrificación expandida y una mayor necesidad de almacenamiento de energía renovable en el futuro, el costo y la asequibilidad serán el factor dominante”. En uno de los dos avances recientes en baterías de sodio de UT Austin, los investigadores modificaron la composición del electrolito, el líquido que facilita el movimiento de iones hacia adelante y hacia atrás entre el cátodo y el ánodo para estimular la carga y descarga de las baterías. Atacaron el problema común en las baterías de sodio del crecimiento de estructuras en forma de aguja, llamadas dendritas, en el ánodo que pueden hacer que la batería se degrade rápidamente, cortocircuite e incluso se incendie o explote. Los investigadores publicaron sus hallazgos en un artículo reciente en el Journal of the American Chemical Society. En electrolitos anteriores para baterías de sodioazufre, los compuestos intermedios formados a partir de azufre se disolverían en el electrolito líquido y migrarían entre los dos electrodos dentro de la batería. Esta dinámica, conocida como transporte, puede conducir a la pérdida de material, degradación de componentes y formación de dendritas. Los investigadores crearon un electrolito que evita que el azufre se disuelva y, por lo tanto, resuelve los problemas de transporte y de dendritas. Eso permite un ciclo de vida más largo para la batería, mostrando un rendimiento estable durante más de 300 ciclos de carga y descarga.
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“Cuando pones mucha azúcar en el agua, se vuelve almibarada. No todo se disuelve”, dijo Amruth Bhargav, estudiante de doctorado en el laboratorio de Manthiram. “Algunas cosas están medio enlazadas y medio disueltas. En una batería, queremos esto en un estado medio disuelto”. El nuevo electrolito de la batería se diseñó de manera similar diluyendo una solución salina concentrada con un disolvente inerte no participante, que conserva el estado “medio disuelto”. Los investigadores encontraron que dicho electrolito previene las reacciones no deseadas en los electrodos y, por lo tanto, prolonga la vida útil de la batería. El precio del litio se ha disparado durante el año pasado, lo que subraya la necesidad de alternativas. La minería de litio ha sido criticada por sus impactos ambientales, incluido el uso intensivo de aguas subterráneas, la contaminación del suelo y el agua y las emisiones de carbono. En comparación, el sodio está disponible en el océano, es más barato y más ecológico. Las baterías de iones de litio también suelen utilizar cobalto, que es caro y se extrae principalmente en la República Democrática del Congo en África, donde tiene un impacto significativo en la salud humana y el medio ambiente. El año pasado, Manthiram presentó una batería de iones de litio sin cobalto. Los investigadores planean aprovechar su avance probándolo con baterías más grandes para ver si puede ser aplicable a tecnologías, como vehículos eléctricos y almacenamiento de recursos renovables como la eólica y la solar. Otros autores del artículo incluyen a los becarios postdoctorales del Texas Materials Institute Jiarui He y Woochul Shin. La investigación fue apoyada por subvenciones de la Oficina de Ciencias Energéticas Básicas del Departamento de Energía de EE. UU., División de Ciencia e Ingeniería de Materiales.
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Regulación
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SECRETARÍA DE HACIENDA Y CRÉDITO PÚBLICO
Acuerdo por el que se dan a conocer los estímulos fiscales a la gasolina y al diésel en los sectores pesquero y agropecuario para el mes de diciembre de 2021.
Acuerdo por el que se dan a conocer los porcentajes y los montos del estímulo fiscal, así como las cuotas disminuidas del impuesto especial sobre producción y servicios aplicables a los combustibles que se indican, correspondientes al periodo que se especifica.
Acuerdo por el cual se dan a conocer los montos de los estímulos fiscales aplicables a la enajenación de gasolinas en la región fronteriza con los Estados Unidos de América, correspondientes al periodo que se especifica.
Acuerdo por el cual se dan a conocer los montos de los estímulos fiscales aplicables a la enajenación de gasolinas en la región fronteriza con Guatemala, correspondientes al periodo que se especifica.
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Referencias
Programas de respuesta a la demanda
Keon Baek, Eunjung Lee, Jinho Kim. Resident Behavior Detection Model for Environment Responsive Demand Response. IEEE Transactions on Smart Grid, 2021; 12 (5): 3980 DOI: 10.1109/ TSG.2021.3074955
La batería de ensueño
Jiarui He, Amruth Bhargav, Woochul Shin, Arumugam Manthiram. Stable Dendrite-Free Sodium–Sulfur Batteries Enabled by a Localized High-Concentration Electrolyte. Journal of the American Chemical Society, 2021; DOI: 10.1021/jacs.1c08851
