Celda electroquímica metal-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
- ↑ 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.
- ↑ 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.
- ↑ «Electrically Rechargeable Metal-Air Batteries (ERMAB)». Archivado desde el original el 24 de febrero de 2014. Consultado el 25 de marzo de 2012.
- ↑ «Batteries for Oxygen Concentrators». Archivado desde el original el 14 de febrero de 2013. Consultado el 10 de febrero de 2014.
- ↑ «Electrochemical properties of room temperature sodium–air batteries with non-aqueous electrolyte».
- ↑ «BASF investigating sodium-air batteries as alternative to Li-air; patent application filed with USPTO».