Desarrollan Baterías de Ion-Sodio
Por Mario Iván B. Ruiz / Argonmexico
• Los científicos del CICATA Legaria y la UAM-Iztapalapa son pioneros del tema en México
• Se presenta como una alternativa más económica a las pilas de litio, con eficacia similar
Dispositivos móviles, cámaras fotográficas y autos híbridos son aparatos eléctricos que funcionan con baterías de ion-litio, ante la gran demanda de estos componentes, investigadores del Instituto Politécnico Nacional (IPN) y de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) trabajan en el desarrollo de pilas que funcionan con ion-sodio, las cuales vislumbran ser más económicas y ecológicas que las actuales.
Las baterías de ion-sodio, producto de la sinergia del Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada (CICATA), Unidad Legaria, y de la UAM-Iztapalapa demostraron en la etapa preliminar una capacidad de almacenamiento y vida útil muy similar a las de ion-litio.
Los prototipos universitarios se sometieron a una evaluación electroquímica, en la que las pilas de sodio obtuvieron resultados de 3.3 voltios de energía eléctrica, mientras que las de litio son de 3.5, recalcaron Miguel Ángel Oliver Tolentino y Edilso Reguera Ruiz, investigadores del Laboratorio Nacional de Conversión y Almacenamiento de Energía (LNCAE) del CICATA.
Para el aspecto de funcionalidad, los especialistas de la UAM-I, Ignacio González Martínez y Guadalupe Ramos Sánchez, efectuaron pruebas de comparación entre ambas baterías con la misma cantidad de demanda energética y se identificó que las de ion-litio duraron 500 ciclos de recarga y descarga, mientras que las de sodio tuvieron la misma durabilidad durante el tiempo de los experimentos, alrededor de dos meses con pruebas continuas de carga y descarga, pero continúan en la búsqueda por extender su tiempo de vida.
Con el propósito de lograr el desarrollo de las baterías de sodio, el equipo se dividió en dos, los científicos de la UAM-I, expertos en pilas de ion-litio, estudiaron el diseño de compuestos químicos que causan las reacciones de oxidación y reducción (carga y descarga de la pila) que almacenan la energía para mejorar la reversibilidad e incrementar la vida útil de ésta.
El académico Ignacio González explicó que la durabilidad depende de las estructuras químicas y de la manera en la que están ensamblados sus átomos para sintetizar estructuras que almacenen energía de manera más eficiente.
La otra mitad del grupo se concentra en el CICATA Legaria, donde se diseñaron materiales que son empleados como electrodos en las pilas de ion-sodio, algunos de ellos son sólidos porosos, conocidos como hexacianoferratos o análogos de azul de Prusia, remarcó el estudiante politécnico Oliver Tolentino.
Las propiedades estructurales, físicas y químicas de los materiales fueron determinadas en el LNCAE del CICATA, mientras que en el Laboratorio de Electroquímica de la UAM-I se ensamblaron y evaluaron los cuatro prototipos de las baterías de ion-sodio, las cuales son tipo coin, para reloj.
El tiempo que las pilas tardan en descargarse está en relación con la masa del material activo dentro de ella, entre más compuesto químico exista, mayor energía se puede almacenar, el reto es lograrlo en el menor volumen posible, sin provocar un corto circuito, ya que cuando los dos electrodos de las baterías de litio entran en contacto, la batería explota.
La clave al ensamblar electrodos y fabricar baterías es maximizar la masa por unidad de volumen sin crear riesgos de explosión, comentaron los científicos, quienes son pioneros en la materia en México.
Por ahora, los científicos quieren comprobar el principio de funcionalidad y escalar el tamaño de los dispositivos de almacenamiento para incrementar la cantidad de energía que puede ser extraída de la pila. Una de las metas es hacer que esta innovación trascienda y tenga un impacto positivo en la sociedad, a través de un trabajo conjunto entre las instituciones educativas públicas del país.
En un futuro se quieren fabricar paquetes de baterías hechas con ion-sodio y que sean más económicas y durables que las actuales, hasta llegar al punto de generar pilas para los automóviles híbridos y eléctricos, finalizó el especialista politécnico Edilso Reguera.
