Azúcar y herbicida igual a energía

TOMADO DE: Neofronteras, http://neofronteras.com/?p=2845

Investigadores de Brigham Young University han desarrollado una pila de combustible que obtiene energía eléctrica a partir de azúcares o carbohidratos y herbicida.

Como ya sabemos una de las modalidades de alimentación de eléctrica que se intentan implementar en vehículos y dispositivos electrónicos portátiles es la pila o célula de combustible. En su diseño original, desarrollado para las misiones Apolo de la NASA, consiste en lo que podríamos llamar un sistema de “electrolisis inversa”: el hidrógeno y el oxígeno reaccionan entre sí y producen energía en forma de electricidad y vapor de agua. Para conseguir este objetivo, y evitar la típica deflagración espontánea, se usan unos catalizadores en una disposición especial y unos electrodos.
La conversión es ya muy eficiente, pero los catalizadores están hechos de platino y otros elementos raros y costosos. Un coche impulsado por pila de combustible sale ahora mismo carísimo. Se investiga en catalizadores baratos y en sistemas de producción de hidrógeno a partir de electrolisis directa y electricidad no procedente de combustibles fósiles (nuclear, solar o eólica porque de otra manera no sería ecológico). También se intenta lograr almacenar el hidrógeno de manera compacta, segura, ligera y con carga y descarga rápida.
Se sigue investigando porque la tentación de mantener el modelo de negocio de ir a un sitio, llenar el depósito de combustible y pagar por ello (incluyendo un montón de impuestos) como ya hacemos con la gasolina es muy alta.
Se han llegado a desarrollar pilas de combustibles que usan alcohol (principalmente metílico) como combustible, pero el alcohol hay que sacarlo de algún lado. La fermentación de azúcares y carbohidratos de productos agrícolas es una fuente (discutible) de obtención de alcohol (normalmente etílico). Pero, ¿por qué no utilizar azúcares directamente?, al fin y al cabo la glucosa es la fuente de energía que utilizamos incluso nosotros los humanos en las células de nuestro cuerpo.
Los carbohidratos son seguros, estables, muy ricos en energía y compactos; por lo que no hay que almacenarlos en un tanque de gas a presión o criogénico como el hidrógeno.
Según Gerald Watt lo que se necesitaba era un proceso catalítico que pudiera extraer los electrones de la glucosa y transferirlos al electrodo. Si además se puede hacer de forma económica mejor que mejor.
La sorprendente solución, y paradójica desde el punto de vista ecológico, vino de la mano de un herbicida común, según informa Watt y sus colaboradores en The Electrochemical Society.
El punto importante es que este herbicida es barato y abundante, a diferencia de los catalizadores hechos de platino, paladio o rodio.
El siguiente paso de estos investigadores fue mejorar la eficiencia del sistema hasta alcanzar un rendimiento del 29% y una transferencia de 7 electrones de los 24 disponibles en la molécula de glucosa.
Según los investigadores han conseguido demostrar que se puede conseguir mucho más de la glucosa de lo que otros investigadores han conseguido antes. Ahora están intentando conseguir mayor potencia para que esta tecnología pueda ser comercialmente atractiva.
Desde que escribieron el artículo estos científicos han conseguido que el prototipo doblara la potencia.
La verdad es que suena bien eso de alimentar el portátil o el coche con un poco de disolución azucarada, aunque un poco pringoso. Es de esperar que inventen cartuchos de plástico ya rellenos y surtidores limpios en las gasolineras. Aunque dado el gran negocio, lo extraño es que a algunos no se les ocurra vender automóviles al precio bajísimo, copiando de esta manera el modelo de negocio de las impresoras de chorro de tinta.

Una batería diez veces mejor

TOMADO DE: Neofronteras, http://neofronteras.com/?p=2508

Un nuevo tipo de batería que utiliza el oxígeno atmosférico promete una capacidad 10 veces superior a las baterías convencionales de litio, es más barata y además contamina menos.

Es admirable ver a uno de esos automóviles híbridos cuando circulan por la ciudad sólo con el motor eléctrico. No hace ruido, no contamina y su trayectoria suave hace desear que todos fueran así. Pero la limitación de este tipo de autos o de los puramente eléctricos descansa en el uso de baterías.
Las baterías son caras, tienen poca capacidad, son pesadas y encima después de un cierto número de ciclos de carga hay que reemplazarlas. Por eso no hay ventas masivas de vehículos eléctricos y los híbridos pueden circular con el motor eléctrico sólo unos pocos kilómetros. Para rematar los problemas a veces se utilizan metales pesados tóxicos para su confección, como el níquel, y como consecuencia las minas utilizadas para su extracción tienen mayor impacto ecológico.
Un auto eléctrico o híbrido con capacidad para recorrer el promedio de la distancias diaria para ir al trabajo sale actualmente demasiado caro respecto al convencional. Además hay presiones por parte de fabricantes de repuestos y petroleras para retrasar la implantación de este tipo de vehículos que no consumirían casi petróleo y tendrían un mantenimiento muy bajo. Una vez comprado se pasa ya pocas veces por caja.
Debido al interés del consumidor concienciado, a las políticas ecológicas y al alto precio que el petróleo alcanzó este tiempo atrás ha resucitado el interés por el desarrollo de nuevas baterías. Los productos que hay ahora son herederos de las baterías pensadas para portátiles, pero no reúnen todavía las condiciones para su uso masivo. Por esta razón el anuncio del desarrollo de un nuevo tipo de batería es siempre bienvenido.
Ahora investigadores de University of St Andrews, Strathclyde y Newcastle han desarrollado un nuevo prototipo de batería que allana el camino hacia los autos eléctricos o hacia dispositivos electrónicos con baterías de verdadera larga duración. En este caso la capacidad es 10 superior a las baterías convencionales de litio.
Otra ventaja de este tipo de batería es que permitiría el almacenamiento casero de energía de origen eólico o solar para cuando se necesitase. Una combinación de paneles fotovoltaicos baratos y eficientes junto con este tipo de baterías sería el sueño de todo ecologista y la pesadilla de las compañías eléctricas.
Normalmente las baterías acarrean todos los compuestos químicos consigo transformando unos en otros y así almacenar carga o liberarla en forma de corriente eléctrica. En este caso se utiliza el oxigeno de la atmósfera de tal modo que no hace falta llevarlo consigo. De este modo se ahorra peso y la batería ofrece más energía para el mismo tamaño. Y reducir tamaño y peso de las baterías es algo fundamental si queremos contar con automóviles eléctricos que sean prácticos.
La batería STAIR (St Andrews Air) debería ser además más barata que las baterías actuales al reemplazar componentes caros por otros más baratos. Uno de estos nuevos componentes que emplea la nueva batería es el carbono poroso. Además no es tóxico a diferencia del cobalto, el níquel y otros elementos y compuestos.
Las baterías de litio actuales suelen contener un electrodo de grafito, un electrolito orgánico y óxido de litio cobalto como electrodo positivo. El litio es eliminado de la capa de intercambio (óxido de litio cobalto) en el ciclo de carga y repuesto en la descarga.
En este caso se reemplaza el electrodo de óxido de litio cobalto con carbono poroso, permitiendo a los iones de litio y a los electrones de la batería reaccionar con el oxígeno. Con esta batería se llega a almacenar 4 amperios hora por gramo de carbono.
El prototipo culmina con éxito (y por encima de las expectativas) un proyecto de cuatro años de duración que empezó cuando estos investigadores se dieron cuenta que el ciclo de carga-descarga basada en el carbono poroso y el oxígeno atmosférico parecía funcionar bien.
Peter Bruce, uno de los investigadores del proyecto, dice que la clave de todo es el uso del oxígeno atmosférico en lugar de acarrear otros compuestos y elementos. El oxígeno debe de penetrar a través de un lado de la batería que esté expuesto al aire y reacciona en los poros del carbono para producir electricidad.
Bruce espera que en cinco años la batería se pueda comercializar. Ya sólo queda inventar una fuente de energía que nos permita recargar tanta batería.