Los coches eléctricos usualmente utilizan baterías de níquel y cobalto, sin embargo, este sistema es bastante caro para su implementación a nivel más universal. Por su parte, las baterías litio son la opción preferida pero su menor densidad energética los pone a la defensiva con respecto a los vehículos eléctricos. Sin embargo, parece que Japón ha encontrado la alternativa que podría cambiar todo y es el manganeso, un elemento que al parecer no solo es vital para la vida, sino que podría ser la clave para la eficiencia automotriz ¿Será este el ingrediente perfecto para el éxito?
El problema con la obtención de hidrógeno
Actualmente, la obtención de hidrógeno verde suele hacerse a través del proceso de electrólisis, que es básicamente un proceso donde se separan los elementos de un compuesto por medio de electricidad. Este proceso es eficiente pero tiene algunas limitaciones, debido a que las reacciones se producen en un ambiente muy ácido y los catalizadores necesitan metales costosos como el platino o el iridio.
«Ampliar la electrólisis a escala de teravatios requeriría 40 años de producción de iridio», ha afirmado Ryuhei Nakamura, director del equipo de investigación. En búsqueda de soluciones, Japón ha estado trabajado en una alternativa que permita acelerar el proceso y reducir la dependencia de estos materiales.
La solución sería el manganeso
Japón ha estado trabajando en un catalizador eficiente donde el ingrediente principal es el agua, por lo que no es necesario añadir metales como el platino o el iridio para proteger el catalizador de la acidez, en su lugar solo es necesario agregar óxido de manganeso (MnO2).
Este nuevo catalizador podría aumentar la estabilidad de la reacción más de 40 veces, ya que la modificación de la estructura reticular del catalizador permite que la unión con los átomos de oxígeno sea más fuerte.
Por otro lado, la reacción química con el agua es más estable y dura más tiempo, lo que permite obtener una fuente constante de hidrógeno verde. El primer experimento con electrólisis de agua ha conseguido una producción durante unas 6 semanas.
Una combinación perfecta
Por otro lado, una investigación de la universidad japonesa de Yokohama ha estado realizando estudios sobre la combinación de litio y óxido de manganeso (LiMnO2). Después de estudiar extensamente LiMnO2 utilizando difracción de rayos X, microscopía electrónica de barrido y métodos electroquímicos, el investigador Naoaki Yabuuchi y su equipo en YNU descubrieron que LiMnO2 mejora el rendimiento del material del electrodo al facilitar la transición de fase. Sin la transición de fase, un electrodo de LiMnO2 tiene un rendimiento subóptimo.
“A partir de este hallazgo, el LiMnO2 nanoestructurado con las estructuras de dominio en capas monoclínicas y una alta área de superficie se ha sintetizado directamente utilizando una reacción simple de estado sólido”, dijo Yabuuchi en un comunicado de prensa.
Las pruebas posteriores a la síntesis revelaron que una batería con un electrodo de LiMnO2 alcanzaba una densidad de energía de 820 vatios-hora por kilogramo (Wh kg-1) en comparación con los 750 Wh por kg obtenidos con una batería a base de níquel. Solo las baterías de litio tienen una densidad de energía aún menor de 500 Wh por kg.
El equipo de investigación agregó en “Hemos encontrado una metodología muy barata, y ese es el hallazgo importante de nuestro estudio”
Un futuro prometedor para el manganeso
Los estudios anteriores, demostrarían que el manganeso es un elemento que mejora considerablemente la eficiencia de los motores, si bien aún quedan muchos desafíos, este descubrimiento coloca a Japón un paso por delante en avances de movilidad eléctrica, tal como sucedió con el motor que funciona con todos los combustibles
Sin duda, estos avances serán un gran aporte para la industria automotriz, disminuyendo costos y mejorando la eficiencia, además estos motores podrían disminuir las emisiones de gases efecto invernadero en comparación con los motores tradicionales.
