Baterías de litio VS de hidrógeno

La mayoría de los dispositivos y vehículos eléctricos que usamos hoy funcionan con energía de baterías. Y estas baterías a menudo se basan en la química de los iones de litio o las baterías de plomo-ácido. Estas baterías se utilizan para almacenar la energía generada en el exterior del vehículo y utilizarla para generar movimientos mecánicos o del coche sea cual sea el dispositivo. Las pilas de combustible de hidrógeno (la tecnología con la que funciona la batería de hidrógeno) es una tecnología relativamente antigua desarrollada por Sir William Grove en 1839 y se ha perfeccionado a lo largo de los años. Las células también permiten almacenar energía en forma de hidrógeno para alimentar la mayoría de los dispositivos eléctricos que utilizamos, incluidos los vehículos eléctricos.

Al igual que las otras baterías, una celda de combustible de hidrógeno utiliza reacciones químicas para generar energía similar a la electricidad. En particular, las pilas de combustible de hidrógeno durante el trabajo generan electricidad, calor y agua a partir de la combinación de hidrógeno y oxígeno.

Las pilas de combustible están presentes en el ánodo y el cátodo que rodean el electrolito que se llama membrana de polímero sintético. Separa el hidrógeno del oxígeno y solo permite el paso de iones específicos (es decir, el H + o los protones). Los átomos de hidrógeno a través del ánodo ingresan a la celda de combustible. Allí, son despojados de los electrones que transportan. Estos electrones luego migran como electricidad a través del circuito de los dispositivos hasta el cátodo. Los átomos de hidrógeno cargados positivamente (o lo que se conoce como protones) cruzan la membrana para combinarse con el oxígeno y los electrones para formar agua. Cada celda de combustible genera relativamente poca energía y voltaje y debe apilarse en serie y en paralelo al igual que las celdas de iones de litio para lograr el voltaje deseado y la corriente máxima que necesita el dispositivo.

¿Las baterías de iones de litio emiten hidrógeno?

La producción y el desarrollo de baterías de iones de litio han progresado enormemente hasta el punto en que ahora existen baterías de iones de litio de alto rendimiento para aplicaciones de la industria de las telecomunicaciones. Estas baterías brindan diversas ventajas de mayor grado en comparación con las de las baterías de plomo, en términos de peso y volumen e incluso en términos de una mayor densidad energética. Las baterías de iones de litio no emiten gas hidrógeno y tienen un estado de flotación estable de corriente, independientemente de la temperatura de la batería. La posibilidad de pista térmica causada por una corriente de flotación más alta y a una temperatura más alta se reduce considerablemente en las baterías de iones de litio. También existe un problema de seguridad que las baterías de iones de litio ayudan a resolver. El funcionamiento de las celdas de iones de litio es más seguro porque la batería se basa en funciones integradas de protección de la batería. Las funciones de protección interna pueden incluir, por ejemplo, balance de celda, contactor, limitación de corriente y fusible de combustión lenta. En la aplicación de la industria de las telecomunicaciones, las baterías de iones de litio forman parte de la planta de energía que incluye controladores, rectificadores, cables de varios tamaños y distribuidores.

¿Prevalecerá la tecnología de las baterías de hidrógeno sobre las baterías de litio?

Aunque se percibe que las baterías de hidrógeno proporcionan energía limpia, también se enfrentan a muchas desventajas. Primero, el hidrógeno se obtiene principalmente a través de la electrólisis del agua, y esta es esencialmente una celda de combustible invertida que requiere combinación de electricidad con agua para producir el hidrógeno y el oxígeno necesarios para alimentar la batería. La fuente principal de esta electricidad se puede formar en cualquier lugar, desde energías renovables hasta carbón, y otras dependiendo de su ubicación y lo que se pueda obtener en el lugar del mundo en el que se encuentre. Como resultado, la producción de hidrógeno puede ser muy limpia o muy sucia en comparación con el típico automóvil de gasolina. Desafortunadamente, es más probable que esto último sea el caso porque la mayor parte de la electricidad utilizada se genera en la Tierra.

Otro problema es que el almacenamiento de hidrógeno en forma gaseosa es caro y requiere mucha energía. A veces, hasta la mitad de la energía que contiene, y la energía que requiere tal vez incluso más si se almacena en forma líquida a temperatura criogénica. Además, esta forma de energía es altamente inflamable y tiende a encontrar un escape de la contención y luego reacciona con los metales, en consecuencia haciéndolos frágiles o quebradizos. Al final, a pesar de que el hidrógeno está a nuestro alrededor, es difícil, y no solo peligroso, sino también costoso de producir, almacenar y luego transportar.

Las celdas de la batería de hidrógeno también pueden funcionar con agua y no con vapor o hielo. Por lo tanto, es importante mantener la temperatura interna bajo control y el calor debe ser disipado continuamente por radiadores funcionales y varios canales de enfriamiento. Esto da como resultado un aumento significativo de peso. Además, el tema de arrancar máquinas que funcionan con baterías de hidrógeno durante días de bajas temperaturas puede ser muy complicado y puede ser poco práctico en lugares donde las temperaturas tienden a estar por debajo de cero o alrededor del punto de congelación.

Si bien las celdas de combustible de hidrógeno son potencialmente muy limpias y densas en energía, también son fuentes de energía fácilmente recargables para diversas aplicaciones, incluidos vehículos eléctricos y en otros sistemas, su uso a gran escala actualmente no es factible. Actualmente, sus operaciones son complicadas y su aplicación no solo es cara sino también peligrosa de usar.

Para poner en perspectiva, si bien las baterías de iones de litio son menos densas y más lentas de recargar, también son limpias, muy baratas e incluso más fáciles y seguras de usar. En particular, las celdas cilíndricas de iones de litio que se utilizan en aplicaciones SIERRA y FX son muy estables y también seguras de usar.

Estas y muchas más razones explican por qué puede ser muy difícil y poco práctico que la tecnología de las baterías de hidrógeno prevalezca sobre las baterías de iones de litio por ahora. Luego, en el futuro, una vez que haya un desarrollo suficiente de la tecnología y que los desafíos mencionados anteriormente estén finalmente resueltos, podemos comenzar a considerar las baterías de hidrógeno como una excelente solución en otras para aumentar el uso de energía y reducir el tiempo de carga dispositivos, especialmente máquinas pesadas como vehículos eléctricos. Pero actualmente, la tecnología de iones de litio sigue siendo la mejor solución para cualquiera que desee una fuente de energía de alto rendimiento para proporcionar energía a sus dispositivos.

Aplicación de baterías de hidrógeno y litio.

Las baterías de iones de litio e hidrógeno se pueden aplicar en muchas aplicaciones. Ambos se pueden utilizar para alimentar equipos domésticos, máquinas pesadas, coches eléctricos y mucho más. Las celdas de iones de litio también se pueden usar para alimentar dispositivos pequeños como computadoras portátiles, teléfonos móviles, etc., así como también para la tecnología de batería de hidrógeno.