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Ciencia / JULIO 02 DE 2023 / 10 meses antes

Batería de litio: descontaminar recargando

Autor : Diego Arias Serna / Especial para NUEVA CRÓNICA QUINDÍO

Batería de litio: descontaminar recargando

Las baterías de litio acumulan fundamentalmente energía. Hay avances en ese campo, por ejemplo, en los autos eléctricos, y gracias a ese elemento, puede guardarse energía sostenible. 

Los humanos parece que “llegaron” a la Tierra con el propósito de llenarla de contaminantes y no a disfrutar y hacer un uso inteligente de las maravillas de la flora y la fauna. El homo sapiens, al no ser sabio, es “feliz” comprando y botando todo lo que sale al mercado; y la propaganda - visual, escrita, auditiva - engañosa los “engancha”. Además, en estos tiempos con el neuromarketing, se “atrapan” las emociones de las personas y la inducción a las compras de productos chatarra se hace más fuerte. 

Son varios los contaminantes que afectan el hábitat de los seres vivientes. Dos de ellos son el plástico, así como las pilas y baterías. A propósito de las bolsas, la ONU declaró este 3 de julio como Día Mundial del Plástico, con el fin de llamar la atención sobre el daño que se le hace al planeta con este material, que tarda más de 500 años en degradarse; y según advierte la ONU, en un año se gastan unos 500 billones de esas bolsas en el mundo. Se ha “tapizado” el mar, lagos y los ríos, dando como resultado que ya se consume microplásticos cuando el alimento es de peces, mariscos, etc. Se debe, entonces minimizar su uso. 

Por otra parte, las pilas y baterías ya usadas, sí que afectan al planeta. Las pilas AA, AAA, C, de botón y cuadradas, al ser desechables y no reciclarlas, se convierten en un peligro para la salud. Contaminan todo: agua, tierra, atmósfera. Igual sucede con las baterías de ploma-ácido, níquel-hierro, níquel-cadmio, y la lista sigue, pero nos quedamos con las baterías de iones de litio, que será el propósito de este artículo dominical, para honrar la memoria del Nobel John Bannister Goodenough, recientemente fallecido. 

El documento pretende escribir un poco sobre la vida del científico más longevo, que el 25 de junio iba a cumplir 101 años; contar por qué mereció el Nobel de Química, que recibió con otros dos científicos en 2019, y divulgar las ideas básicas sobre el funcionamiento de las baterías de iones de litio, que han permitido contribuir a descontaminar y facilitar el uso de varios productos electrónicos de uso habitual en muchas empresas y millones de personas.


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Discípulo de Zener, Teller y Fermi

Goodenough nació en Jena, Alemania, el 25 de julio de 1922 y murió el 25 de junio de 2023 en Austin, Texas, EE. UU. Su excelente formación en física lo destacó en electroquímica y magnetismo. Fue profesor de ingeniería mecánica y ciencia de materiales en la Universidad de Texas, Austin. En 1952 obtuvo un doctorado en física, por parte de la Universidad de Chicago, bajo la orientación de Clarence Zener, un teórico de la descomposición eléctrica que descubrió el diodo Zener. Además, estudió con otros grandes de la física como Edward Teller y Enrico Fermi, es decir, estuvo parado en hombros de gigantes.   

Entre sus galardones están los siguientes premios: Enrico Fermi (2009), entregado por el gobierno de EE. UU. y dotado con 375.000 dólares, en febrero de 2013. Charles Stark Draper (2014), por sus contribuciones a la batería de iones de litio. Welch de Química en 2017. Recibió las siguientes medallas: National Medal of Science por parte del presidente Barack Obama en febrero de 2013. Copley de la Royal Society, en 2019. En su honor, la Royal Society of Chemistry entrega el premio John B. Goodenough Award. En octubre de 2019 fue laureado con el Nobel de Química.      

El galardón lo compartió con el británico Stanley Whittingham y el japonés Akira Yoshino, por desarrollar la batería de iones de litio. El 9 octubre 2019 en el periódico El País de España, Manuel Ansede publicó el artículo “Nobel de Química para los padres de la batería de litio que cambió el comportamiento de la humanidad”. 

Reseña al respecto: “Las bases de la batería de iones de litio se sentaron durante la crisis del petróleo de la década de 1970, destaca la Real Academia. Stanley Whittingham, un investigador de la Universidad Estatal de Nueva York, nacido en 1941, comenzó a trabajar en el desarrollo de métodos que pudieran conducir a tecnologías energéticas libres de combustibles fósiles”.

De acuerdo con Ansede, “sus investigaciones con materiales superconductores culminaron pronto en una batería de litio con un cátodo de disulfuro de titanio y un ánodo de litio metálico. “El resultado fue una batería que tenía un gran potencial, un poco más de dos voltios. Sin embargo, el litio metálico es reactivo y la batería era demasiado explosiva como para ser viable”, explica la institución sueca. Goodenough conoció de esta investigación y, según el periodista científico español, predijo que el cátodo tendría un mayor potencial si estuviera hecho con un óxido metálico en lugar de un sulfuro metálico”.

Trabajo mancomunado de científicos 

¿Entonces qué hizo el científico? Así lo registró Ansede: “Tras probar diversos materiales, en 1980 demostró que el óxido de cobalto con iones de litio intercalados producía hasta cuatro voltios. Este fue un avance importante que conduciría a baterías mucho más potentes, narra la Real Academia. Ahora entra en escena Akira Yoshino, de la empresa japonesa Asahi Kasei, quien mejora el trabajo de Goodenough y obtuvo la primera batería de iones de litio viable comercialmente”.

“El resultado fue una batería ligera y resistente que podía cargarse cientos de veces antes de que su rendimiento se redujera. La ventaja de las baterías de iones de litio es que no se basan en reacciones químicas que descomponen los electrodos, sino en iones de litio que fluyen de un lado a otro entre el ánodo y el cátodo”, detalla la institución sueca. “Simplemente olfateé la dirección hacia la que se movían las tendencias. Se podría decir que tuve un buen olfato”, ha bromeado Yoshino.  

Ansede también divulgó en su artículo: “Las baterías de iones de litio han revolucionado nuestras vidas desde que llegaron al mercado en 1991. Han sentado las bases de una sociedad inalámbrica, libre de combustibles fósiles, y son de gran beneficio para la humanidad”. El trabajo de Whittingham, Goodenough y Yoshino sirvió para cambiar el comportamiento de la humanidad, desde la manera de comunicarse hasta la forma de trabajar, escuchar música o transportarse

Hay que resaltar que a Goodenough, además, le concedierón el Nobel por las reglas o leyes de superintercambio Goodenough-Kanamori para determinar el signo del superintercambio o supercanje magnético en los materiales. Con este Nobel de Química, se aprecia que los resultados de las investigaciones no sólo es un asunto de presupuesto, sino también, que la preparación, el olfato, la perseverancia y el apoyo entre los científicos son claves para obtener resultados destacados. 


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