Investigadores de la Universidad de Wisconsin desarrollan batería líquida que almacena oxígeno como la sangre para alimentar robots

El sistema imita la forma en que la sangre transporta oxígeno mediante hemoglobina, utilizando una emulsión de gotas de aceite de silicona en agua para almacenar gas en la batería.

• Batería líquida bioinspirada almacena oxígeno como la sangre.
• Usa una emulsión de aceite de silicona en agua para aumentar la eficiencia.
• Mayor almacenamiento de oxígeno = reacciones más rápidas, más energía.
• Diseñada para robots, pero útil también en química verde y captura de carbono.
• Potencial para baterías totalmente líquidas.
• Tecnología más sostenible y compacta que las actuales.

Inspiración biológica para una nueva generación de baterías líquidas

Un equipo liderado por el ingeniero James Pikul, de la Universidad de Wisconsin-Madison, ha desarrollado un sistema de almacenamiento y entrega de energía que imita al sistema circulatorio humano. Esta innovación promete ampliar la autonomía de los robots, reducir el tamaño de los sistemas energéticos y facilitar procesos químicos más limpios.

Cómo funciona: energía inspirada en la sangre

A diferencia de las baterías metal-aire convencionales que dependen de que el gas, el electrolito y los electrones se encuentren en una interfaz limitada, este nuevo enfoque inyecta oxígeno directamente en el electrolito mediante una emulsión. El aceite de silicona, al igual que la hemoglobina, puede almacenar más oxígeno que el agua sola: hasta seis veces más.

Esto convierte todo el volumen de la batería en un sitio activo para reacciones químicas, acelerando la liberación de energía y mejorando la densidad de potencia.

Un equilibrio clave: oxígeno + conductividad

El estudio, publicado en Matter el 10 de septiembre de 2024, destaca que una mezcla de 20% de aceite de silicona en agua proporciona el punto óptimo entre almacenamiento de oxígeno y conductividad iónica. Más aceite bloquea la conducción; más agua diluye el oxígeno.

Gracias a este balance, el sistema logra:

• Reacciones más rápidas.
• Mayor corriente eléctrica.
• Compatibilidad con múltiples usos.

Aplicaciones inmediatas: más allá de los robots

Aunque el diseño fue concebido pensando en robots con funciones más «vivas» y duraderas, el principio es aplicable a otros sistemas electroquímicos donde se usan gases, como:

• Conversión de CO₂ en combustibles mediante energía solar.
• Producción química verde en instalaciones compactas.
• Sistemas de respiración líquida con potencial médico o submarino.

Innovación sobre innovación: hacia un sistema 100% líquido

Pikul y su equipo ahora exploran la posibilidad de reemplazar también el ánodo sólido de zinc por un ánodo líquido. El objetivo: crear una batería completamente líquida, versátil y autorregulable, sin necesidad de carga externa frecuente.

Este trabajo se apoya en investigaciones anteriores del equipo, como un sistema vascular sintético para un robot pez, que triplicó su tiempo de funcionamiento usando una batería con doble función: almacenar energía y mover al robot.

Potencial de esta tecnología

Esta innovación ofrece múltiples beneficios medioambientales y tecnológicos:

• Reducción de materiales tóxicos y pesados en baterías convencionales, como el litio o el amianto, cuya manipulación presenta riesgos para la salud y el entorno.
• Aumento de la eficiencia energética, lo que reduce el tamaño, peso y consumo de energía de los dispositivos móviles y robots.
• Facilitación de procesos de captura y reutilización de CO₂, clave para la transición energética hacia un modelo basado en fuentes renovables.
• Inspiración biomimética como enfoque de diseño sostenible, que reduce la dependencia de materiales escasos y fomenta sistemas autorregulados.

Este tipo de baterías no solo cambian cómo se diseñan los robots. Redefinen cómo pensamos el almacenamiento energético en un mundo que exige soluciones más limpias, adaptables y eficientes.

Vía University of Wisconsin-Madison

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