Celda electroquímica metal-aire

Celda electroquímica metal-aire, en este caso cinc- aire.

Una celda electroquímica de metal-aire es una célula electroquímica que utiliza un ánodo fabricado de metal puro y un cátodo que captura el oxígeno del aire, por lo general usando una solución acuosa como electrolito.

Durante la descarga de la celda metal-aire, se lleva a cabo la reacción de reducción de oxígeno en el cátodo, mientras que el ánodo metálico se oxida, liberando cationes en el sistema.

Algunas de las celdas metal-aire se diseñan con la intención de ser recargables electroquímicamente, como es el caso de las baterías Litio-Aire y las baterías Sodio-Aire. Por otro lado, existe la posibilidad de realizar una recarga mecánica, agregando una nueva pieza de ánodo metálico, por ejemplo, en las baterías Aluminio-Aire o Zinc-Aire.

La capacidad específica teórica y la densidad energética teórica de las celdas electroquímicas metal-aire es significativamente más alta que las baterías Ion-Litio, haciéndolas candidatos viables para su uso en vehículos eléctricos. A pesar de que ya existen algunas aplicaciones comerciales para las celdas metal-aire, algunas complicaciones asociadas con la formación de dendritas en el ánodo, la desactivación por envenenamiento del catalizador y la estabilidad del electrolito han causado que se retrase la implementación de baterías metal-aire a gran escala. [1][2]

Tipos

La reacción de descarga de una batería de Litio-aire entre el Litio (Li) y el oxígeno del óxido de litio (Li2O), de acuerdo con 4Li + O2 → 2Li2O, tiene un voltaje de circuito abierto de 2,91 V y una energía específica teórica de 5210 Wh/kg. Puesto que el oxígeno no se almacena en la batería, la energía específica teórica, excluyendo el oxígeno, es 11,140 Wh/kg (40,1 MJ/kg). Esta cifra se ha de comparar con la de 44 MJ/kg para la gasolina (combustible fósil y, por tanto, no renovable).

Batería metal-aire Voltaje de circuito abierto calculado, V Energía específica teórica, Wh/kg
(incluyendo oxígeno)
Energía específica teórica, Wh/kg
(excluyendo oxígeno)
Aluminio–aire 1.2 4300[3] 8140[4]
Berilio–aire
Calcio-aire 3.12 2990 4180
Acero–aire
Litio–aire 2.91 5210 11140
Magnesio–aire 2.93 2789 6462
Sodio–aire 2.3[5][6] 1677 2260
Titanio–aire
Zinc-aire 1.65 1090 1350

Véase también

Referencias

  1. Li, Yanguang; Lu, Jun (9 de junio de 2017). «Metal–Air Batteries: Will They Be the Future Electrochemical Energy Storage Device of Choice?». ACS Energy Letters 2 (6): 1370-1377. doi:10.1021/acsenergylett.7b00119. Consultado el 26 de marzo de 2025. 
  2. Zhang, Xin; Wang, Xin-Gai; Xie, Zhaojun; Zhou, Zhen (1 de abril de 2016). «Recent progress in rechargeable alkali metal–air batteries». Green Energy & Environment 1 (1): 4-17. ISSN 2468-0257. doi:10.1016/j.gee.2016.04.004. Consultado el 26 de marzo de 2025. 
  3. «Electrically Rechargeable Metal-Air Batteries (ERMAB)». Archivado desde el original el 24 de febrero de 2014. Consultado el 25 de marzo de 2012. 
  4. «Batteries for Oxygen Concentrators». Archivado desde el original el 14 de febrero de 2013. Consultado el 10 de febrero de 2014. 
  5. «Electrochemical properties of room temperature sodium–air batteries with non-aqueous electrolyte». 
  6. «BASF investigating sodium-air batteries as alternative to Li-air; patent application filed with USPTO». 

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