Categorías Eléctricas y Electrónicas
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Mientras esperamos que los supercapacitores reemplacen las baterías en muchos de los productos electrónicos que utilizamos hoy día, especialmente en los cada vez más populares coches híbridos, surgen algunas opciones interesantes. Una de ellas proviene del MIT, donde un grupo de investigadores ha desarrollado una suerte de “batería líquida” en la que los electrodos positivo y negativo son partículas suspendidas en un líquido electrolito, que se bombea dentro del cuerpo del dispositivo para recargarlo. Se trata de un enfoque novedoso, que puede reducir el tamaño y peso de las baterías en un 50%.
Este material negro y pegajoso desarrollado en el MIT es la base de un nuevo diseño destinado a potenciar la densidad de energía de la batería de diez veces.(Crédito: MIT)
Los coches híbridos van ganando participación en el mercado. Se trata de un progreso lento pero constante. Uno de los motivos para que la “migración” hacia esta tecnología no sea más rápida tiene que ver con las baterías que almacenan la electricidad que necesitan para funcionar. En general, estos dispositivos agregan peso y costo al coche, a la vez que requieren de tiempos de recarga de varias horas, mucho más extensos que los pocos minutos que se necesitan para llenar el tanque con un combustible líquido. Sin embargo, puede que un desarrollo realizado por un grupo de especialistas del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT, por sus siglas en inglés) cambie radicalmente este panorama.
Se trata un nuevo tipo de batería, basado en un mecanismo denominado “flujo celular semi sólido” (semi-solid flow cell), que separa las funciones de almacenaje de la electricidad de la estructura física fija de la batería. A diferencia de las tradicionales, en las que los elementos que almacenan las cargas eléctricas forman parte inseparable del cuerpo de la batería, este enfoque utiliza un fluido conductor de la electricidad (electrolito) de transporte en el que se encuentran partículas sólidas en suspensión. Estas partículas hacen las veces de electrodos positivo y negativo, y el líquido que las contiene puede ser bombeado a la batería cuando hay que recargarla. El equipo del MIT, compuesto por los alumnos Mihai Duduta y Bryan Ho con la colaboración de los profesores W. Craig Carter y Yet-Ming Chiang, redujo el material sólido que normalmente constituye las celdas de las baterías a partículas diminutas que, transportadas en el seno de un líquido, pueden ser bombeadas dentro y fuera del cuerpo de la batería.
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- Carga diaria
- Sobrecarga
- Baja carga
- Descarga
- Control de estado de carga
- Guía de desperfectos
CUIDADO
La batería de plomo – ácido para tracción al menos que esté dañada no requerirá reparación, recambio o reajuste durante su vida útil. Raramente una celda puede dar indicaciones de alguna condición anormal, como bajo voltaje o gravedad específica en cuyo caso el fabricante debe ser consultado.
Un cuidado razonable en la operación se requiere sin embargo y un regular pero simple mantenimiento asegurará una larga vida de la batería.
Los distribuidores de baterías pueden proveer asistencia técnica y consejo en el lugar de uso.
Los importantes aspectos de operación de la batería y mantenimiento son carga, descarga y el electrólito.
CARGA DIARIA
Para obtener óptimo resultado y más larga vida de una batería de plomo para tracción, la correcta carga es esencial. En principio una batería descargada puede absorber una corriente muy alta, pero como su estado de carga aumenta, la corriente debe ser reducida para prevenir gasificación excesiva y recalentamiento, que pueden dañar las placas. Es necesario un buen cargador de batería con control automático de corte.
La carga debe ser llevada a cabo como rutina diaria con el objeto de alcanzar un estado nominal de carga completa. En intervalos regulares, ( una vez por semana o mes ), generalmente una carga adicional es necesaria para igualar diferencias menores entre las celdas.
La mayoría de los cargadores son ajustados con un control de carga que provee una corriente máxima del 20% de la capacidad de la batería hasta 2,4 Ve. y una corriente mínima del 5% de la capacidad de la batería hasta 2,6 Ve. cortando automáticamente la carga, por medio de un temporizador.
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Pila secundaria (plomo-ácido)
Las baterías de almacenamiento o acumuladores consisten en conjuntos de células secundarias. Mientras una célula primaria depende de un consumo irreversible de sus partes componentes, una célula secundaria puede agotarse por descarga, y luego volver al estado de carga integral si se hace circular una corriente continua o directa a través de ella en dirección contraria a la de la descarga. Este proceso puede repetirse centenares de veces antes de que la batería se gaste. La batería de un automóvil está constituida por un conjunto de acumuladores de plomo. Cada uno contiene dos placas de plomo que adoptan la forma de rejillas para aumentar el área superficial. Los orificios de la rejilla negativa se llenan con plomo esponjoso; los de la rejilla positiva con bióxido de plomo. El conjunto de células secundarias formadas por una serie de placas alternadas de plomo y bióxido de plomo, se sumergen en una solución de ácido sulfúrico en agua destilada. Tanto el plomo como el bióxido de plomo reaccionan con el ácido sulfúrico y forman sulfato de plomo y agua. Se liberan iones de hidrógeno positivo y iones de sulfato negativos. El sulfato de plomo resulta prácticamente insoluble en el electrólito, y forma un depósito blanco sobre las placas. Cuando ambos conjuntos de placas están cubiertos, la batería se ha agotado, o está descargada, porque ya no hay diferencia de potencial entre las placas. Cuando una corriente continua externa se conecta con las placas para recargarlas, los iones de hidrógeno emigran a las placas negativas y los iones de sulfato a las positivas. Vuelve a formarse plomo esponjoso en las placas negativas, y bióxido de plomo en las positivas. Si la batería recargada se conecta, por ejemplo con el circuito de un automóvil, comienza a descargarse. Es decir, suministra electricidad al circuito hasta que nuevamente se descarga. El voltaje nominal de una célula de plomo es aproximadamente de dos voltios, y una batería de automóvil generalmente consiste en seis células conectadas en serie, de modo que se obtienen doce voltios en las terminales de la batería.
Hay también células secundarias alcalinas, que tienen un electrólito de hidróxido de potasio diluido y una placa positiva de hidrato de níquel . La placa negativa puede ser hierro o cadmio. Un artefacto que se aplica particularmente a los vehículos eléctricos es la batería de aire y cinc. Aunque se trata de una batería primaria, puede recargarse sustituyendo el electrodo de cinc cuando éste se agotó y se convirtió en óxido de cinc.
Otra forma interesante con relación a la aplicación de energía motriz está constituida por la célula a combustible o pila de gas.
La electricidad se genera directamente mediante reacciones químicas, por ejemplo, combinación de oxígeno con hidrógeno en presencia de electrodos adecuados, con formación de agua. Como esta sustancia es importante para los astronautas, tales pilas se han utilizado en satélites artificiales .
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