UE, 10 de octubre 2024 ::: Hasta ahora, los rayos X, las resonancias magnéticas o el TAC -siglas para lo que se
conoce como tomografía computarizada- eran los métodos convencionales para observar el interior de cuerpos y objetos sin hurgar en su interior. Esto, no obstante, tenía una limitación y es en la invisibilidad de los fluidos y el comportamiento de los elementos químicos que componen estos objetos a lo largo del tiempo.
Ahora, una nueva investigación ha logrado derribar esa barrera mediante la utilización de radiografías de neutrones para visualizar el funcionamiento interno de las "baterías de flujo redox, un tipo de batería que se utiliza principalmente para el almacenamiento a gran escala en sistemas de energía solar y eólica", explica el Consejo Europeo de Investigación (European Research Council, ERC).
Con esta técnica, se ha desvelado "la composición y la conducta de los elementos internos en una batería en funcionamiento", explican desde el periódico El País, uno de los medios que se ha hecho eco de la noticia a partir de la publicación del estudio en la revista Nature Communications.
La investigación ha sido liderada por el español Antoni Forner-Cuenca, profesor de materiales y sistemas electroquímicos en la Universidad de Tecnología de Eindhoven (Países Bajos) y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos. También ha participado el Instituto Paul Scherrer de Suiza (PSI).
"Nuestro método es el resultado de la experimentación y la adopción de conocimientos de diferentes campos. Es un ejemplo apasionante de la importancia de la investigación impulsada por la curiosidad en todas las disciplinas", comenta Forner-Cuenca en declaraciones recogidas por el ERC.
::: Un descubrimiento que hasta ahora era una "caja negra"
El equipo de Forner-Cuenca recalca que esta investigación ha hecho posible demostrar lo que ocurre en una batería, visualizando incluso las concentraciones de líquidos y su comportamiento. Un proceso que hasta ahora era una "caja negra".
"En una batería, hay una serie de procesos que ocurren dentro y que determinan el rendimiento, la eficiencia y la vida útil de esta. Hasta ahora era una caja negra. Se podía medir el voltaje y la corriente eléctrica, pero se desconocía qué ocurría dentro", comenta el investigador en declaraciones recogidas por El País.
"Con nuestro método podemos hacer fotos y vídeos de esos procesos durante el funcionamiento de la batería y ver cómo cambian las concentraciones dentro de la celda electroquímica", agrega.
::: Neutrones: la llave de la invisibilidad
Las aplicaciones de neutrones en la investigación han sido clave para desvelar lo que hasta ahora era considerado invisible. Estas partículas subatómicas sin carga neta no interaccionan con nubes electrónicas. De esta manera, "el neutrón atraviesa la estructura externa del objeto como si fuera transparente, pero se atenúa al encontrarse moléculas que contienen hidrógeno o boro", explican los investigadores a El País.
Así, en las imágenes de los espacios que eran invisibles se han desvelado los movimientos de las moléculas, cómo fluctúan en las fases de carga o descarga, las zonas más inactivas o la precipitación de sólidos. Con todo, se pretende diseñar baterías más eficientes.
"Esta técnica de diagnóstico puede aplicarse a una serie de tecnologías (electro)químicas y puede acelerar el desarrollo de nuevos materiales y diseños de reactores", comentan los investigadores en su estudio publicado en Nature Communications.