Imagina un edificio entero de 20 plantas de hormigón que pueda almacenar energía como una batería gigante. Gracias a una investigación única de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia), esta visión podría hacerse realidad algún día. Investigadores del Departamento de Arquitectura e Ingeniería Civil han publicado recientemente un artículo en el que se expone un nuevo concepto de baterías recargables hechas de hormigón.
La necesidad cada vez mayor de materiales de construcción sostenibles plantea grandes retos a los investigadores. La doctora Emma Zhang, anteriormente de la Universidad Tecnológica de Chalmers (Suecia), se unió al grupo de investigación del profesor Luping Tang hace varios años para buscar los materiales de construcción del futuro. Juntos han desarrollado un concepto pionero en el mundo para una batería recargable basada en hormigón.
El concepto consiste en una mezcla a base de cemento a la que se añaden pequeñas cantidades de fibras de carbono cortas para aumentar la conductividad y la resistencia a la flexión. Dentro de la mezcla hay una malla de fibra de carbono recubierta de metal: hierro para el ánodo y níquel para el cátodo. Tras mucha experimentación, éste es el prototipo que los investigadores presentan ahora.
Los resultados de estudios anteriores que investigaban la tecnología de las baterías de hormigón mostraron un rendimiento muy bajo, así que nos dimos cuenta de que teníamos que pensar en otra forma de producir el electrodo. Esta idea concreta que hemos desarrollado -que además es recargable- nunca se había explorado antes. Ahora tenemos una prueba de concepto a escala de laboratorio.
Emma Zhang.
La investigación de Luping Tang y Emma Zhang ha producido una batería recargable basada en cemento con una densidad energética media de 7 vatios-hora por metro cuadrado (o 0,8 vatios-hora por litro).
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 de Chalmers podría ser más de 10 veces superior al de anteriores intentos de baterías de cemento. La densidad energética sigue siendo baja en comparación con las baterías comerciales, pero esta limitación podría superarse gracias al enorme volumen con el que podría construirse la batería cuando se utilice en edificios.
El hecho de que la batería sea recargable es su cualidad más importante, y las aplicaciones que podrían surgir si se sigue desarrollando el concepto serían revolucionarias.
El almacenamiento de energía es una posibilidad obvia, la monitorización es otra. Los investigadores ven aplicaciones que podrían ir desde alimentar LEDs, proporcionar conexiones 4G en zonas remotas o protección catódica contra la corrosión en infraestructuras de hormigón.
También podría acoplarse con paneles solares, por ejemplo, para proporcionar electricidad y convertirse en la fuente de energía para los sistemas de monitorización en autopistas o puentes, donde los sensores operados por una batería de hormigón podrían detectar grietas o corrosión.
Emma Zhang.
El concepto de usar estructuras y edificios de esta manera 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 componentes, es el material de construcción más usado en el mundo. Desde el punto de vista de la sostenibilidad, dista mucho de ser ideal, pero la posibilidad de añadirle funcionalidad energética podría ofrecer una nueva dimensión.
Tenemos la visión de que, en el futuro, esta tecnología podría permitir secciones enteras de edificios de varias plantas hechas de hormigón funcional. Teniendo en cuenta que cualquier superficie de hormigón podría tener una capa de este electrodo incrustada, estamos hablando de enormes volúmenes de hormigón funcional.
Emma Zhang.
La idea está todavía en una fase muy temprana. Las cuestiones técnicas que quedan por resolver antes de la comercialización de la técnica son la ampliación de la vida útil de la batería y el desarrollo de técnicas de reciclaje.
Como las infraestructuras de hormigón suelen construirse para durar 50 o incluso 100 años, habría que perfeccionar las baterías para que se ajusten a ello, o para que sean más fáciles de cambiar y reciclar cuando se acabe su vida útil. Por ahora, esto supone un gran reto desde el punto de vista técnico.
Emma Zhang.
Estamos convencidos de que este concepto supone una gran contribución para que los materiales de construcción del futuro puedan tener funciones adicionales, como fuentes de energía renovables.
Luping Tang.
Más información: www.mdpi.com
Vía www.chalmers.se
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