Micrografías tomadas en un microscopio electrónico de barrido.
Aprovechar el hidrógeno como fuente de energía para contribuir al avance en el ámbito científico y al desarrollo tecnológico del país es el objetivo de Diego J. Cuscueta, Horacio R. Salva y Ada A. Ghilarducci, investigadores del Instituto Balseiro quienes construyeron un prototipo de batería con las posibilidades de evaluar los elementos constitutivos y descubrir los parámetros que los afectan. Así, en un futuro, podrían llegar a reemplazar a las que se utilizan en la actualidad en dispositivos móviles como celulares, cámaras de fotos y controles remotos de TV o DVD’s.
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Los científicos estiman que con este dispositivo se almacenará mayor energía y que tendrá mejor eficiencia en los ciclos de carga/descarga, lo que implica un menor impacto en el medio ambiente. Se trata de una batería experimental del tipo Ni-MH (níquel e hidruro metálico), un primer paso para tentar a la industria nacional a competir en un mercado que se amplía día a día. “Actualmente, en el país sólo se desarrollan baterías de plomo ácido, que contaminan el medio ambiente y tienen una tecnología antigua que se utiliza en aplicaciones vehiculares debido a su reducido costo, pero su densidad de energía volumétrica hace imposible su utilización en equipos portátiles”, explican a Argentina Investiga los integrantes del equipo.
Y agregan que para este dispositivo otras aplicaciones posibles serían, por ejemplo, en vehículos de propulsión eléctrica o en híbridos que podrían usarse en el transporte público de ciudades, como ya se hace en Europa, o en robots como el célebre humanoide Asimo, realizado por la firma japonesa Honda.
El corazón de la batería
Los investigadores lograron integrar las principales partes que componen una batería comercial y simular distintas condiciones de funcionamiento. “Esto permitió determinar, entre otras cosas, la óptima carga aplicada para asegurar la seguridad del usuario y parámetros intrínsecos de una batería, como la presión de compactado de los electrodos, el tamaño óptimo inicial de partícula del electrodo negativo, etc.”.
Se trata de una aleación tipo LaNi5 tomada en un momento antes de hidrurar (foto A) y luego de varios ciclos de hidrurar-deshidrurar (foto B), apreciando el deterioro en la división de los granos grandes en partículas pequeñas. En sus pruebas, comprobaron de qué manera las baterías tradicionales se deterioran con facilidad, lo que reduce su vida útil. “Es impresionante cómo las micrografías o granos de la aleación, antes de hidrurar por primera vez (foto A), están con aspecto redondeado, liso y, luego de algunos ciclos de carga-descarga, están fisurados (foto B). Son como un corazón: un latido significa una carga y descarga de hidrógeno. Esto evidencia el porqué del deterioro de las pilas con el tiempo y de acuerdo al uso, y es una de las cuestiones a mejorar”, explicaron.
“La capacidad de una batería depende del electrodo positivo de níquel, de modo que su desarrollo es tan importante como el electrodo negativo que contiene las aleaciones base LaNi5 (las que almacenan el hidrógeno durante la carga y lo liberan en la descarga)”, reconocen los entrevistados.
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Por eso sus esfuerzos se unieron a los de otros colegas que buscan mejorar el electrodo positivo de níquel, ya que es el que limita la capacidad final de la batería. El objetivo es utilizar la energía proveniente del hidrógeno generado dentro de la batería, lo que redundaría en una mayor vida útil del dispositivo. “Con este prototipo se pueden evaluar parámetros y variables que luego se modelizan”, concluyen los investigadores.