Investigadores colombianos trabajan en la búsqueda de nuevos materiales para reemplazar los usados en pilas y baterías que además de ser contaminantes no permiten la reducción de los aparatos

En un futuro próximo se espera mejorar la calidad de las pilas y las baterías para que no contaminen, prolonguen su duración y reducir su tamaño.

La energía química fue descubierta hace cerca de 200 años, mientras que la energía eléctrica sólo tienen 100 años de existencia; sin embargo la segunda fue reemplazando a la primera hasta reducirla a las  pilas de las que se usan en linternas portátiles o las baterías para carros o aviones.

La batería para automóviles que se puede adquirir en cualquier almacén de repuestos produce energía gracias a que contiene una solución acuosa de ácido sulfúrico conocida como electrolitos líquidos.

Los electrolitos, en las baterías, al entrar en contacto con una lámina de metal, usualmente de plomo y conocida como electrodo, produce reacciones químicas que liberan energía, la cual es trasmitida por el mismo electrodo.

La energía química, en este caso, es producto del intercambio de iones que conforman la solución acuosa o electrolitos y de los electrones de los átomos de la lámina de metal o electrodo. Los iones son átomos a los que les falta o les sobra por lo menos un electrón.

El intercambio de iones también se presenta en los sistemas biológicos. Al igual que en las pilas, en los seres vivos esta reacción química también libera energía, la cual nos permite pensar, mover el cuerpo o desplazarnos de un lugar a otro

Uno de los grandes inconvenientes de las reacciones químicas en las baterías radica en que mientras liberan energía los electrolitos y electrodos se transforman en gases contaminantes, ácido sulfuroso y otros desechos.

Las baterías al igual que en las pilas comunes y corrientes, poseen celdas que generan hasta 1,5 voltios, de tal suerte que del número de celdas depende el tamaño y la potencia requerida.

Un grupo de científicos del Departamento de Física de la Universidad del Valle -Colombia, trabaja en la elaboración de un nuevo material más ventajoso y útil que la solución acuosa de las baterías y pilas. Se trata de un material de electrolitos en estado sólido para reemplazar los electrolitos líquidos.

El Grupo de investigación científica denominado  "Estado Sólido Iónico", liderado por el profesor Rubén Vargas, ha logrado significativos avances en este campo.

Durante más de una década de experimentos el Grupo trabajó con varios materiales, determinando sus características físicas, su estructura atómica, capacidad de reaccionar químicamente y la resistencia a diferentes temperaturas.

En principio el Grupo trabajó en el desarrollo de electrolitos cristalinos que se hacen de la mezcla de varias sales inorgánicas con yoduro de plata o yoduro de rubidio.

Posteriormente se desarrolló un material de electrolito sólido con base en el pegante conocido como Colbón de la firma BASF, que se encuentra en cualquier tienda o supermercado.

Durante el proceso de elaboracón de electrolitos para baterías a partir del Colbón, se utilizan equipos para identificar los materiales: derecha, equipo de termogradimetría para analizar la pérdida de masa; izquierda, calorímetro diferencial de barrido para tratamientos térmicos de los materiales

El Colbón se lava con agua, se deja evaporar hasta que queda una membrana del grosor de una hoja de papel y luego de un proceso de mezclas con otras sales y ácidos queda convertido en una fina capa con capacidad para generar energía, casi tan eficiente como la solución acuosa que usan las pilas que se encuentran en el mercado. Con este nuevo material se utilizaron diferentes electrodos o conductores de energía, tales como  láminas de carbono, plata y acero inoxidable.  Como resultado, el nuevo material generó un voltio de energía por celda, mientras que una pila o una batería normal con electrolitos líquidos produce hasta 1,5 voltios por celda.

Aunque aún no se ha logrado llegar al nivel óptimo, el resultado ha sido considerado como un gran avance científico de nivel mundial, por ello la revista Inglesa especializada ¨Electrochimica Acta¨, una de las más prestigiosas en su campo, en Europa, ha publicó un artículo con el trabajo hecho por el equipo de investigadores colombianos y en los próximos días publicará dos más.

El Grupo de Investigadores colombianos que ya ha publicado cerca de 20 artículos en revistas especializadas de Europa y Estados unidos, está integrado por el profesor titular de la Universidad del Valle, Rubén Vargas, tres estudiantes de doctorado en física de la Universidad del Valle y los docentes Ever Ortíz y Fabián Jurado de la Universidad del Atlántico, Miguel Vargas de la Universidad del Cesar y Esperanza Torijano de la Universidad Autónoma de Occidente.

El investigador Rubén Vargas realizó estudios de maestría en física en  la Universidad de Puerto Rico y un doctorado en la Universidad de Illinois en Estados Unidos.

Los trabajos y experimentaciones continúan, máxime si se tiene en cuenta que son muchos los grupos de científicos, en todo el mundo, que trabajan en la búsqueda de un material de electrolitos en estado sólido; sin embargo el material hecho con base en Colbón elaborado por los investigadores colombianos es el que mayor cantidad de energía puede generar, hasta el momento.

Por ahora, muchos científicos en sus laboratorios, especialmente en países desarrollados, buscan afanosamente encontrar un electrolito en estado sólido que genere 1,2 voltios o más por celda. De lograrlo se podrán mejorar la calidad de las pilas y las baterías para que no contaminen, prolonguen su duración y, como si fuera poco, la posibilidad de reducir su tamaño permitirá a la ciencia incluir diminutas pilas, de larga duración, en tarjetas electrónicas inteligentes que le darían un gigantesco impulso al desarrollo tecnológico en todo el planeta.
 

¿Necesita más información acerca de este artículo?  Lo invitamos a contactar al Profesor Rubén Vargas (Ph D en Física). Departamento de Física, Facultad de Ciencias de la Universidad del Valle. Cali, Colombia E-mail: rvargas@calima.univalle.edu.co  o  rvargas1@telesat.com.co  Fué el quien gentilmente nos sirvió de fuente para la elaboración del texto que usted acaba de leer.

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