Científicos españoles añaden sal al hielo para generar electricidad

Llevamos décadas, si no siglos, usando la combinación de hielo y sal con diferentes propósitos. Uno de ellos es conservar los alimentos y el otro evitar que el hielo, en las carreteras, sea resbaladizo. Aunque parezca contradictorio, la respuesta es física.

El agua pura se congela a 0 °C. Sus moléculas forman una red cristalina ordenada: el hielo. Por su parte, la sal está formada por iones y cuando la echamos sobre el hielo, estos iones se interponen entre las moléculas de agua, dificultando que vuelvan a formar la estructura rígida del hielo.

Para que la mezcla de agua y sal se congele, hace falta más frío. Es decir, el punto de congelación desciende por debajo de los 0 °C (puede bajar hasta unos -21° C en condiciones ideales). Esto hace que el hielo, a 0 °C, necesite una temperatura mucho más baja para seguir siendo sólido. Y se derrite.

Ahora, esta combinación podría darnos un uso aún más interesante. Un equipo de científicos españoles y chinos ha descubierto un principio físico capaz de generar electricidad gracias a esta combinación. De acuerdo con un estudio, publicado en Nature Materials, la interacción entre la sal y el hielo puede crear una carga eléctrica, lo que abre la puerta a una nueva forma de obtener energía de nuestro entorno.

La intuición nos dice que la sal derrite el hielo al bajar su punto de fusión. Pero lo que sucede a nivel molecular es una danza de cargas eléctricas. Los resultados del estudio, liderado por el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología, demuestra que cuando un cristal de sal (como el cloruro de sodio, NaCl) entra en contacto con el hielo, se produce un fenómeno de electrificación por contacto.

La clave reside en que los iones de la sal (el catión sodio, Na⁺, y el anión cloruro, Cl⁻) no se difunden en el hielo al mismo ritmo. Los iones Cl⁻ tienen una mayor movilidad y penetran ligeramente más en la red cristalina del hielo que los iones Na⁺. Esta separación física de cargas positivas y negativas genera un desequilibrio, conocido como doble capa eléctrica, creando una diferencia de potencial voltaje. En esencia, el hielo salado se convierte en una pila electroquímica. Una muy básica, pero una pila, al fin y al cabo.

El equipo, liderado por Gustau Catalán, diseñó diferentes experimentos en los que utilizaron materiales aislantes (como el teflón) contra hielo con diferentes concentraciones de sal. Los resultados fueron contundentes: la presencia de sal incrementaba la generación de carga eléctrica en órdenes de magnitud comparado con el hielo puro. Un simple cubito de hielo salado puede generar voltajes del orden de varias decenas de milivoltios. Si bien no es una cantidad enorme, es perfectamente medible y prueba el concepto de manera irrefutable.

Este hallazgo trasciende lo meramente académico. La capacidad de generar electricidad a partir de un proceso tan ubicuo y de bajo costo plantea escenarios interesantes. Por ejemplo, permitirán el desarrollo de sensores autónomos en ambientes fríos para utilizar en el Ártico o en alta montaña, alimentados por el mismo hielo y la sal marina del entorno, sin necesidad de baterías convencionales.

El fenómeno podría jugar un papel, hasta ahora desconocido, en la formación de electricidad estática en las nubes, influyendo en los procesos de formación de hielo y tal vez incluso en la génesis de relámpagos.

También sería útil en materiales para la recolección de energía. Se podrían desarrollar materiales o superficies diseñadas para maximizar este efecto, capaces de capturar energía mecánica (como el viento que mueve partículas de hielo salino) y convertirla en pulsos eléctricos útiles para microdispositivos.

“Además, este fenómeno podría mejorar nuestra comprensión de los procesos naturales en entornos helados, como los glaciares – concluye un comunicado -, y de la presencia de actividad eléctrica en las lunas heladas de nuestro sistema solar, como Europa y Encélado”.