La batería de protones emplea un compuesto orgánico llamado quinona como material activo absorbiendo y emitiendo iones de hidrógeno (protones), que viajan a través de un electrolito acuoso para generar la carga eléctrica.

Los investigadores de la Universidad sueca de Uppsala se preguntaban si era posible fabricar una batería empleando únicamente materiales orgánicos en lugar de los minerales inorgánicos que se emplean habitualmente. Su investigación, finalmente, ha dado como resultado que sí es posible: en condiciones de laboratorio han logrado fabricar una batería de protones basada en un polímero orgánico que soporta carga rápida, temperaturas de trabajo de hasta -24ºC y al menos 500 ciclos de carga y descarga.

Sea cual sea la tecnología que se emplee en las baterías actuales, su fabricación tiene un gran impacto ambiental debido a que exige la extracción de los metales que las forman. Por eso, el punto de partida de la investigación fue desarrollar una batería construida a partir de elementos que se encuentran comúnmente en la naturaleza y que se pueden utilizar para “crear materiales orgánicos para baterías”, explica Christian Strietzel, director de la investigación.

Para el material activo de la batería, en los electrodos, los investigadores eligieron la quinona, un compuesto orgánico que deriva de hidrocarburos aromáticos como el benceno o el naftaleno. Estos compuestos de carbono orgánico son abundantes en la naturaleza y se generan de forma natural durante la fotosíntesis. Las quinoas absorben y emiten iones de hidrógeno, también conocidos como protones, durante la carga y la descarga. Para transportar los iones dentro de la batería se emplea una solución acuosa ácida parecida al electrolito.

Esta combinación de materiales da como resultado una batería muy segura que no explotará ni se incendiará. Además de no requerir un sistema avanzado de administración de batería, otra de las ventajas de esta batería de protones es su capacidad para funcionar igual de bien a -24° C y a temperaturas elevadas. Esta característica mejora a las de iones de litio, cuyo rendimiento se reduce considerablemente a bajas temperaturas. Cualquiera que sea la temperatura ambiente de trabajo, el equipo ha demostrado que la batería de protones orgánicos conserva su capacidad energética, su eficiencia y su vida útil, que llega al menos a 500 ciclos de carga y descarga.

Bajo el sugerente nombre “An Aqueous Conducting Redox Polymer Based Proton Battery that Can Withstand Rapid Constant Voltage Charging and Sub Zero Temperatures”, la revista Angewante Chemie publica el informe en el que se explican los pormenores de esta investigación. Queda mucho trabajo por delante en el desarrollo de la batería antes de escalarla de prototipo de laboratorio a la línea de producción. “La batería de protones que hemos desarrollado supone un gran avance para poder fabricar baterías orgánicas sostenibles en el futuro”, asegura Strietzel. Por delante, queda todo el trabajo para lograr que una batería que, por ahora, funciona muy bien en las condiciones de laboratorio, sea viable técnica y, sobre todo, económicamente. El problema no es reemplazar a las baterías de iones de litio, sino desarrollar tecnologías de baterías que puedan hacer cosas que estas no pueden hacer.