Hasta el momento, los métodos convencionales para estudiar el interior de objetos, como los rayos X, las resonancias magnéticas o la tomografía computarizada (TAC), tenían una limitación: no permitían observar el comportamiento de los fluidos invisibles ni de los elementos químicos en tiempo real.

Esto dificultaba la comprensión de lo que sucedía dentro de dispositivos como las baterías, donde los procesos internos determinan aspectos clave como su rendimiento y eficiencia.

Sin embargo, el equipo liderado 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, ha conseguido superar esta barrera mediante el uso de neutrones, permitiendo “visualizar el funcionamiento interno de las baterías de flujo redox, un tipo de batería utilizado principalmente para el almacenamiento a gran escala en sistemas de energía solar y eólica”, según el Consejo Europeo de Investigación (ERC).

Este descubrimiento ha sido publicado en la revista Nature Communications, y ha sido destacado por medios como El País, consigna la DW.

Un avance en la visualización de procesos invisibles

Gracias a esta técnica, ha sido posible desvelar la “composición y conducta de los elementos internos en una batería en funcionamiento”, permitiendo ver en tiempo real cómo cambian las concentraciones de líquidos y su comportamiento dentro de la celda electroquímica.

“Hasta ahora, podíamos medir el voltaje y la corriente eléctrica, pero no sabíamos qué ocurría dentro”, señala Forner-Cuenca. “Con nuestro método podemos hacer fotos y vídeos de esos procesos durante el funcionamiento de la batería”, agrega el investigador.

Este descubrimiento representa un avance crucial en el estudio de las baterías de flujo redox, que juegan un papel esencial en la transición hacia energías más limpias y sostenibles, como la solar y la eólica. Al poder visualizar lo que ocurre dentro de la batería, los investigadores confían en que será posible diseñar baterías más eficientes, con mayor durabilidad y un rendimiento optimizado.

Neutrones: la llave de lo invisible

La utilización de neutrones ha sido la clave para este avance. A diferencia de otras técnicas, los neutrones no interaccionan con las nubes electrónicas, lo que les permite atravesar la estructura externa de los objetos sin dificultad, pero se atenúan al encontrarse con moléculas que contienen hidrógeno o boro.

Esto ha permitido a los científicos visualizar los movimientos de las moléculas en las fases de carga y descarga de la batería, así como identificar zonas inactivas y la precipitación de sólidos.

“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”, señalan los investigadores en su publicación. Sin duda, este avance abre nuevas posibilidades para el desarrollo de tecnologías más eficientes en el ámbito de las energías renovables y otros campos de la ciencia de materiales.

El éxito de esta investigación, en la que también ha participado el Instituto Paul Scherrer de Suiza (PSI), es un ejemplo del impacto que la colaboración interdisciplinaria puede tener en el avance de la ciencia y la tecnología.