La transición de energías se encuentra en la búsqueda de opciones más eficientes y sostenibles para las baterías y catalizadores a través del movimiento de iones. Prácticamente todos los dispositivos electroquímicos modernos requieren transportar iones de forma rápida y precisa para su funcionamiento. El dilema ocurre en que las tecnologías de canales iónicos actuales no son ideales para la eficiencia de los dispositivos, por lo que se está impulsando una nueva investigación que replique canales iónicos de la naturaleza.
La revolución energética con canales iónicos para nuevas baterías y catalizadores
Un proyecto desarrollado por la investigadora de Ingeniería Química y Biomolecular en la Facultad de Ingeniería de Nebraska, Shudipto Dishari, busca diseñar canales iónicos artificiales que sean capaces de transportar los iones de una manera eficiente y perfectamente coordinada.
Bajo la creación de canales o autopistas nanoscópicas para iones, inspiradas en los sistemas biológicos de la naturaleza, podrán fluir de forma natural y mejorar la eficiencia de las baterías y catalizadores. Las estructuras biológicas son capaces de mover partículas y replicar esa capacidad en materiales sintéticos podría representar un salto enorme para la industria energética.
Los canales permitirán un flujo de iones de alto potencial
Las baterías y el almacenamiento son vitales para el sistema energético de la actualidad; de hecho, en California aprobaron el almacenamiento energético en baterías Potentia-Viridi. Por tanto, contar con estructuras que permitan de forma natural potenciar la eficiencia del sistema marca una diferencia.
La estructura actual de la mayoría de los dispositivos depende de canales generados en su fabricación de forma aleatoria e irregular. Por lo tanto, el transporte de iones pierde eficiencia y rendimiento en baterías, catalizadores y otros sistemas electroquímicos.
Mientras que, con el proyecto de Dishari, se elimina ese factor aleatorio. Su equipo de investigación se enfoca en crear ionómeros capaces de autoensamblarse en trayectorias organizadas y repetibles, creando canales definidos específicamente para dirigir el flujo de iones.
A través de canales controlados que funcionan como en la naturaleza, el sistema puede encontrar caminos viables y eficientes para el transporte, lo que aumenta el rendimiento. Se trata de un avance que puede cambiar por completo el desarrollo de tecnologías energéticas y las siguientes generaciones.
Al contar con baterías que pueden cargarse y descargarse con una mayor facilidad, aseguran que su funcionamiento sea viable y mejoran la eficiencia. En el caso de los electrolizadores utilizados para producir hidrógeno limpio, podrían funcionar de manera más estable y económica.
No se trata únicamente del sector energético; también podría replicarse el diseño para sistemas bioprotónicos, administración inteligente de medicamentos, bombas de iones artificiales, electrónica neuromórfica e incluso estructuras sintéticas capaces de imitar procesos biológicos complejos.
Un proyecto que cambia la dinámica energética para el futuro
La inspiración del proyecto es la gramicidina, que es un canal iónico natural formado por proteínas organizadas con extrema precisión. Al replicar de manera artificial un sistema como este, pueden controlar el transporte de iones y, de esa misma manera, crear estructuras que muevan las energías con mayor rapidez.
En este momento de la actualidad energética, las baterías constituyen un elemento importante para el crecimiento de las renovables. Por tanto, contar con elementos que faciliten su adopción y rendimiento harán que sea más sencillo incluir la electrificación en la cotidianidad.
Un proyecto que posiciona el poder de las energías y baterías de almacenamiento en el panorama del futuro en Estados Unidos. Acelerar la transición energética es la meta para lograr energías limpias y eficientes, por lo que transportar los iones por medio de canales naturales asegura la precisión en los dispositivos con rapidez, eficiencia y sostenibilidad, que son pilares clave para lograr la transición.