Líquidos Iónicos. Aplicaciones en el almacenamiento de energía.

El numero de artículos que tratan sobre los líquidos iónicos se ha incrementado exponencialmente en los últimos años. Su aplicación en diversos campos de la ciencia han hecho de los líquidos iónicos uno de los materiales mas prometedores que intentan dar una respuesta a las necesidades actuales a las que se enfrenta nuestra sociedad, como es el almacenamiento de energía, de la forma mas eficiente y limpia posible.

Los líquidos iónicos, debido a su composición, tienen propiedades que les han llevado a estar presentes en una multitud de aplicaciones electroquímicas, como en baterías y condensadores, además, los LI están presentes en procesos de electrodeposición de metales, pilas de combustible y células solares. La posibilidad de modular a voluntad sus propiedades a través de la elección de los cationes y los aniones y sus sustituyentes, hace que el uso de este material sea una ventaja respecto a otros materiales [1].

Condensadores electroquímicos. 

Los supercondensadores son dispositivos que permiten el almacenamiento, en forma de corriente continua, una cierta cantidad de energía. Esta se almacena mediante la aplicación de cierta diferencia de potencial a unas placas metálicas, generalmente tratadas con un capa de carbón activo nanoporoso,  entre las cuales se encuentra una disolución electrolítica. En este proceso los iones quedan retenidos en el carbón activo, almacenándose de esta manera energía. Ésta se libera al desaparecer la diferencia de potencial (o al aplicar un potencial de signo opuesto al aplicado durante la carga).
 
El uso de líquidos iónicos en sustitución a los electrolitos convencionales junto a un adecuado tratamiento superficial de los electrodos ha dado como resultado una mejora de sus propiedades de almacenamiento de energía [2] [3].

De todas las propiedades de los liquidos ionicos es de especial importancia su amplia ventana de estabilidad electroquimica, ya que tiene repercusión en la cantidad de energía almacenada. La ecuación que rige este proceso es:

E=CV²/2

Donde: 

E= Energía almacenada (J)

C=Capacitancia (F)

V=Voltaje aplicado (V)

Se observa que el voltaje tiene una gran influencia en la cantidad de energía que el condensador es capaz de almacenar. Por ello es importante la búsqueda de electrolitos en los que se puedan aplicar los mayores potenciales posibles sin que se produzcan reacciones secundarias irreversibles [3].

 

Baterías

Algunos líquidos iónicos han sido estudiados con el fin de mejorar el transporte de iones dentro del medio electrolítico dentro de las baterias y para evitar reacciones parásitas que se puedan producir en la superficie de los electrodos.

En las baterías de Litio convencionales, el electrolito tiene la función de facilitar el transporte de iones de un polo a otro, esta sustancia, suele ser un compuesto volátil e inflamable que hace que, en el diseño de este tipo de baterías, la estanqueidad sea un elemento indispensable, así como el sobrecalentamiento y los cortocircuitos sean aspectos a tener en cuenta.

Los líquidos iónicos, debido a su prácticamente nula volatilidad, así como a su  alta conductividad eléctrica, se perfilan como materiales ideales para su uso en las baterías de Litio, haciendo que éstas sean mucho más seguras. [4] 


Bibliografía:

[1] R. Marcilla, D. Mecerreyes, Líquidos Iónicos: Fascinantes compuestos para la química del siglo XXI, Anales de la Real Sociedad Española de Quimica,  Segunda Época Octubre-Diciembre 2005, 2005, 22 - 28.

[2] J.D. Stenger-Smith, C.K. Webber, N. Anderson, A.P. Chafin, K.K Zong, L.R. Reynolds, Poly(3,4-alkylenedioxythiophene)-based supercapacitors using ionic liquids as supporting electrolytes, Journal of the Electrochemical Society, 149, 8, 2002, A973-A977.

[3] D. R. Macfarlane, N. Tachikawa, M. Forsyth, J. M. Pringle, P. C. Howlett, et al.. Energy applications of ionic liquids. Energy & Environmental Science, 2014, vol. 7, pp. 232-250.
 
[4] J. D. Stenger-Smith, J. A. Irvin, Ionic Liquids for Energy Storage Applications, Material Matters, 2009, 4.4, 103