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LA
QUIMICA Y LOS VEHICULOS ELECTRICOS RECARGABLES
Objetivo:
Conocer
de manera general los antecedentes de los vehículos eléctricos
recargables y el papel de la química en el almacenamiento de
energía.
Introducción
general:
LA HISTORIA DEL AUTOMOVIL e HISTORIA
DE LAS
BATERÍAS
El
sueño de un vehiculo
de
propulsión propia se remonta muy atrás en la historia. En el siglo
XIII, Roger Bacon escribió que ?pueden hacerse carruajes que se
muevan con rapidez increíble sin necesidad de animales?. Trescientos
años mas tarde Leonardo da Vinci revivió la idea,específicamente
para un vehiculo militar, análogo al tanque moderno. Tanto para
Bacon como para Leonardo esas ideas deben haber sido simples
suposiciones, porque en ambas épocas no había ninguna fuente de
energía aplicable a ese uso.
.jpg)
Vehículo de Leonardo Da Vinci
Técnicamente,
el carruaje sin caballos se había hecho posible aunque todavía era
necesario determinar su forma definitiva. Los antecesores directos
del automóvil de gasolina de nuestra epoca fueron los construidos en
Alemania en 1885 por Karl Benz y Gottlieb Daimler. No se ha definido
cual de los dos tiene el derecho de prioridad pero lo esencial es
que el trabajo de ambos inicio el desarrollo continuo del vehiculo
de motor.
La
primera fuente fueron los motores de vapor que eran conjuntos muy
pesados. A pesar de ello estos eran los mejores motores que se
habían concebido hasta entonces. El motor moderno de gas, de
explosión o de combustión interna fue inventando en 1860 y llego a
ser una posibilidad comercial en 1868 gracias a los trabajos del
alemán Nicolás Otto. Por este tiempo aparece otra fuente de energía
?el
motor eléctrico?.
El
impulso que necesito el automóvil para su completo desarrollo fueron
las primeras carreras que se efectuaron principalmente en Francia
como la ?Paris Bordeaux-Paris? de 1895, primera de una serie de
muchas mas, esto dio por resultado que esta industria se
desarrollara primeramente en Francia, donde René Panhard y Emile
Levassor lanzan a la venta un vehiculo reconocido como el primer
automóvil con motor delantero que se convertirá en el esquema
tradicional del diseño automotriz.
Muchos
fabricantes aparecen De Dion, Renault, Duryea, Peugeot, Olds,Winton,
Porsche, por mencionar solo algunos, pero el mayor
acontecimiento se logra en 1908 cuando Henry Ford saca al
mercado su modelo T, un automóvil que se fabrica en serie
interrumpidamente durante casi 19 años, y aunque la producción en
serie ya había sido utilizada en serie en menor escala es en este
modelo que logra su perfeccionamiento. Otra gran revolución
introducida por Ford en 1913, ?la cadena de montaje?, logra abaratar
costos y alcanzar la cifra de 15,007,033 ejemplares vendidos.
Al
inicio, para montar totalmente un automóvil se necesitaban mas de 12
horas, ya que la cadena fue perfeccionada, el tiempo se redujo a 1
hora 30 minutos aproximadamente, con aumento de productividad y
optimización de las instalaciones.
Es
difícil medir el efecto total del automóvil en la vida del
hombre.Indudablemente el auto produjo cambios sociales y económicos
importantes.Durante la década de 1920 los viajes en automóvil a
grandes distancias se consideraban cada vez menos como una aventura
excitante y cada vez mas como un metodo aceptado
y normal de viajar, aunque todavía había serios
obstáculos
El
automóvil se convirtió en algo más que un medio conveniente para ir
de un lado a otro y llegó a significar transportación, prestigio
y recreo. En pocas palabras, el automóvil sea
convertido en una forma de vida y todo lo que le ocurra afectará
profundamente la economía y la cultura.
Baterías
eléctrico, Acumulador eléctrico o Pila:
Se
llama acumulador eléctrico, o
simplemente acumulador, a un
dispositivo que almacena energía eléctrica por procedimientos
electroquímicos y que a devuelve posteriormente en su casi
totalidad. Este ciclo puede repetirse determinado número de veces.
Se trata de un generador eléctrico secundario, es decir, de un
generador que no puede funcionar a no ser que se le haya
suministrado electricidad previamente mediante lo que se denomina
proceso de carga.
También
se le suele denominar batería, puesto que muchas veces se
conectan varios de ellos en serie, para aumentar el voltaje
suministrado. Así la batería de un automóvil está formada
internamente por 6 elementos acumuladores del tipo plomo-ácido, cada
uno de los cuales suministra electricidad con una tensión de unos 2
V,por lo que el conjunto entrega los habituales 12 V o por 12
elementos, con 24 V para los camiones.El término pila, en castellano, denomina los
generadores de electricidad no recargables. Tanto pila como
batería son términos provenientes de los primeros tiempos de
la electricidad, en los que se juntaban varios elementos o celdas?en
el primer caso uno encima de otro, "apilados", y en el segundo
adosados lateralmente,"en batería"? como se sigue haciendo
actualmente, para así aumentar la magnitud de los fenómenos
eléctricos y poder estudiarlos sistemáticamente. De esta explicación
se desprende que cualquiera de los dos nombres serviría para
cualquier tipo, pero la costumbre ha fijado la distinción.
Principios
de funcionamiento
El
funcionamiento de un acumulador está basado esencialmente en algún
tipo de proceso reversible, es decir, un proceso
cuyos componentes no resulten consumidos ni se pierdan, sino que
meramente se transformen en otros, que a su vez puedan retornar al
estado primero en las circunstancias adecuadas. Estas circunstancias
son, en el caso de los acumuladores, el cierre del circuito externo,
durante el proceso de descarga, y la aplicación de una corriente,
igualmente externa, durante el de carga.
Resulta
que procesos de este tipo son bastante comunes, por extraño que
parezca, en las relaciones entre los elementos químicos y la
electricidad durante el proceso denominado electrolisis y en los
generadores voltaicos o pilas. Los investigadores del siglo XIX
dedicaron numerosos esfuerzos a observar y a esclarecer este
fenómeno, que recibió el nombre de polarización.
Un
acumulador es así un dispositivo en el que la polarización se lleva
a sus límites alcanzables y consta en general de dos electrodos, del
mismo o de distinto material, sumergidos en un electrolito.
Historia
de Baterías, Pilas
El
primer acumulador eléctrico lo construyó Johann Wilhelm Ritter en
1803. Como muchos otros que le siguieron, era un prototipo teórico y
experimental, sin posible aplicación práctica.
En
1860 Gaston Planté construyó el primer modelo de acumulador de
plomo-ácido con pretensiones de ser un aparato utilizable, lo que no
era más que muy relativamente, por lo que no tuvo éxito. A finales
del siglo XIX sin embargo la electricidad se iba convirtiendo
rápidamente en artículo cotidiano y cuando Planté volvió a explicar
públicamente las características de su acumulador en 1879 tuvo una
acogida mucho mejor, de modo que comenzó a ser fabricado y utilizado
casi inmediatamente, iniciándose un intenso y continuado proceso de
desarrollo para perfeccionarlo y soslayar sus deficiencias, proceso
que dura hasta nuestros días.
Thomas
Alva Edison inventó en 1900 otro tipo de acumulador con electrodos
de hierro y níquel, cuyo electrolito es la potasa cáustica (KOH).
Empezaron a comercializarse en 1908 y son la base de los actuales
modelos alcalinos, ya sean recargables o no.
También
hacia 1900 Junger y Berg descubrieron en Suecia el acumulador Ni-Cd,
que utiliza ánodos de cadmio en vez de hierro, siendo muy parecido
al de ferro níquel en las restantes características.
BATERIAS
RECARGABLES
Existen
varios, pero el que ofrece el mejor balance entre entre costo y performance es la batería de Plomo-ácido y, en particular,
la que tiene electrolito líquido. Este tipo, con más de 140 años de existencia, ha evolucionado y continúa evolucionando
tecnológicamente.Hoy día ya no es posible hablar de la batería de Plomo-ácido como si fuere un componente genérico que puede ser
usado en distintas aplicaciones, ya que cada tipo representa un producto hecho para satisfacer un tipo específico de carga.baterías
diseñadas para ser usadas en automotores, o para suplir energía eléctrica
durante períodos de interrupción del servicio eléctrico (stand-by power, en inglés),o para integrar el banco de acumulación de un sistema
no son intercambiables.En particular, el uso de baterías para automotores en el banco de reserva de un sistema presenta problemas que se
traducen en mayores costos.Los conceptos dados a continuación se aplican para cualquier tipo de batería
recargable, sea ésta una AA para su linterna o una que es capaz de soportar milamperes por dos 2 segundos.
El
mecanismo que permite la utilización de una batería recargable como
una fuente portátil de energía eléctrica consiste en una doble
conversión de energía,llevada a cabo mediante el uso de un proceso
electro-químico
reversible.
La primera conversión, energía eléctrica en energía química, toma
lugar durante el proceso de carga. La segunda, energía química en
eléctrica, ocurre cuando la batería se conecta a la
carga.
Como
en toda conversión de energía, los procesos de carga y descarga de
una batería vienen acompañados de inevitables pérdidas de energía. (Cabe hacer mención que hablamos de pérdida en el sentido que es
energía que no se aprovecha en el sistema,recordemos que la energía no se crea ni se destruye solo se transforma,en nuestro sistema es
energía que se disipa predominantemente en forma de calor.
Definición
de CELDA:
El
conjunto integrado por los electrodos y el electrolito constituyen
una celda
de
acumulación. El voltaje de salida para esta celda depende,
principalmente, de:
- Los
materiales usados para el electrolito y los electrodos.
- El
estado de carga de la celda.
La
corriente máxima que la celda puede entregar a una carga fija,
depende,entre otros parámetros, de:
- La
capacidad de la batería.
- La
superficie activa de los electrodos.
- La
resistencia interna de la celda, la que depende, a su vez, del
estado de carga de la celda y el diseño de la
unidad.
Las
baterías que admiten un alto porcentaje de descarga, suelen
llamarse:
baterías
de ciclo profundo,
algunas características genéricas de las mismas:
Los
voltajes nominales más comunes son 6 y 12 V. Sin embargo se ofrecen
modelos con voltajes de salida de 24 y 48 V para sistemas con cargas
de alto consumo.
Las
baterías usan diferentes tipos de celdas, pero todas tienen un bajo
valor para el voltaje de salida, el que oscila entre 1,2 y 2 V
nominales. Esto significa que,como en el caso de las células las
celdas deberán conectarse en serie para alcanzar el voltaje nominal
de salida, y en paralelo para aumentar el valor de la máxima
corriente de carga que podrán sostener en forma continua.
Las
celdas se colocan dentro de cajas,
las que están hechas con materiales plásticos
resistentes al impacto y a la acción corrosiva de los electrolitos
usados.
Hay
dos tipos de cajas: la hermética y la abierta.
Las
primeras proporcionan un alto grado de seguridad, ya que el
electrolito no
puede derramarse, no importa cual es la posición del acumulador. Las
baterías abiertas
tienen tapones de ventilación, los que liberan los gases formados
durante el proceso
de carga. La caja de batería está diseñada para minimizar el derrame
del electrolito a través de ellos.
Las
que se ofrecen en dos versiones:
Con electrolito líquido (baterías abiertas).
Con electrolito gelatinoso (baterías herméticas).
Como
el costo de la segunda versión es el doble de la
primera, la batería de Pb-ácido
con electrolito líquido es la más usada.El
electrolito de estas baterías consiste en una solución con 64% de
ácido sulfúrico
(H2SO4) de alto grado de pureza y 36% de agua
destilada (H2O).El
agua disocia (rompe) las moléculas del ácido creando iones de
sulfuro (SO4)2?
y de hidrógeno (H)+ El proceso de electrólisis del
agua durante la carga
genera
iones de hidrógeno (H)+ y oxígeno
(O)2 Ambos
electrodos están hechos de plomo, pero al terminarse el proceso
de fabricación
(carga de la batería) el electrodo positivo se cubre con un depósito
de dióxido
de plomo (PbO2).
La Figura muestra, respectivamente, una celda de Pb-ácido
cargada y descargada
.gif)
El
electrolito de una batería de Pb-ácido interviene en forma
activa en
el proceso electroquímico. Durante la descarga, el electrodo de
plomo (Pb)2+ reacciona con el ión sulfato
(SO4)2?, creando un depósito de sulfato de plomo
PbSO4. Esta reacción química se lleva a cabo con la cesión de dos
iones
positivos, lo que da al electrodo su polaridad negativa
(cátodo).
Los
iones de (SO4)2? reaccionan con el dióxido de plomo
(PbO2) del otro electrodo, formando sulfato de plomo
(PbSO4). Esta reacción química se lleva a cabo con la cesión
de dos
electrones, lo que dá a este
electrodo su polaridad positiva
(ánodo).
Los
iones de hidrógeno del agua se combinan con el de oxígeno del PbO2,
formando nuevas
moléculas de
agua (H2O). Como en el caso de los semiconductores,se puede observar
la creación de cargas libres de polaridad opuestas, las que
posibilitan sostener una corriente de externa.
La
carga de la batería:
Al
revertirse el proceso, el electrolito pierde
agua y
ambos electrodos vuelven
a
tener su composición química original.
COMENTARIOS:
El cambio porcentual de la cantidad de agua en solución fuerza un
cambio de densidad en el electrolito. Cuando la batería está
cargada, la densidad aumenta,
y cuando está descargada, disminuye.
Estas variaciones de densidad permiten evaluar, con precisión, el
estado de carga de las celdas.
Teniendo
en cuenta los detalles presentados hasta este momento, es importante
recordar que:
- Como la
proporción de agua en una batería cargada disminuye, siempre
se debe observar el nivel del electrolito después que
la batería ha sido cargada.
- Para
restaurar el nivel correcto del electrolito sólo debe
agregarse agua destilada.
- La
remoción temporaria de los tapones de ventilación permite medir la
densidad del electrolito.
Batería
Pb-ácido para automotor
.gif)
Las
celdas (2)
están agrupadas en particiones (4) dentro de la caja
(1) , de
manera
que cada celda tiene una parte del electrolito. La Figura 5.2 (a y
b) muestra
el
entrelazado de las placas positivas y negativas que componen una
celda, con
separadores
intermedios porosos (3)
los que dejan pasar las cargas, a la vez que evitan el cortocircuito
entre placas adyacentes (polaridad opuesta). Este entrelazado
permite aumentar la superficie activa de las celdas sin incrementar
excesivamente el volumen de la caja.
La
letra E (Fig 5.2b) marca el nivel superior del electrolito,
el que se muestra en forma ondulante porque el automotor lo agita
durante su marcha. El nivel correcto se alcanza cuando éste cubre la
parte superior de las placas, dejando un espacio libre entre el
electrolito y el tope de la caja, el que sirve para
acumular,temporariamente, los gases liberados durante la carga.
Los
bornes de salida (5)
son de plomo y levemente cónicos, para facilitar el desmontaje de
los terminales de cables, los que están hechos con sólidas
abrazaderas de plomo, que se sujetan al terminal de batería con
tornillo y tuerca.
Como
los vehículos al rodar agitan constantemente el electrolito, los
tapones de ventilación se agrupan en dos recesos de la caja. Cada
uno de ellos contiene tres tapones, los que están protegidos por una
tapa que calza a presión (7).
El moldeado de los agujeros para los tapones de ventilación se
extiende dentro de la caja. Al alcanzarse el nivel correcto para el
electrolito, la luz que entra se refleja con intensidad, ya que
electrolito forma una superficie cóncava debido al efecto de
capilaridad con los bordes moldeados.
Coneccionado
interno
Para
un voltaje nominal de 12 V de salida la caja contiene seis
(6) celdas en Serie
.gif)
Detalle
de construcción y montaje de las placas
Las
baterías de Pb-ácido con electrolito líquido presentan problemas
cuando
están
en servicio activo o en almacenamiento. A continuación se mencionan
los más
comunes.
Bajas
temperaturas- Congelamiento del electrolito
La
temperatura que alcanza el electrolito está determinada por la
temperatura ambiente, ya que después de una hora la temperatura del
electrolito alcanza un valor muy cercano al ambiental.
Si
bien la corriente que circula por la batería crea una leve
disipación de calor, debido a la resistencia interna, este valor es
sumamente bajo como para superar la acción de una temperatura
ambiente muy por debajo de los 25°C ,que es el valor de temperatura
ideal
de
trabajo para una batería de cualquier tipo.
Al
bajar la temperatura del electrolito la actividad química disminuye
y, consecuentemente, el número de cargas libres se reduce. En
términos eléctricos esta menor actividad química se manifiesta en un
aumento de la resistencia
interna del
acumulador .Este aumento disminuye el voltaje de salida, y
consecuentemente, la corriente en la carga.
Cuando
la temperatura ambiente alcanza valores por
debajo de 0°C el
estado de carga de la batería (proporción de agua) determinará la
posibilidad de congelamiento
del
electrolito. La Tabla inferior proporciona valores promedios
para
la
temperatura de congelación del electrolito líquido en función del
estado de carga.
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Al
congelarse, el agua se expande. La fuerza de expansión distorsiona
las placas, y hasta puede llegar a quebrar la caja. En ambos casos
el daño es permanentemente y la batería debe ser descartada.
Bajas
temperaturas- Capacidad de almacenamiento
La
Tabla inferior muestra, en forma porcentual, los cambios en la
capacidad de
acumulación
de una batería de Pb-ácido con electrolito líquido, cuando la
temperatura
del
electrolito disminuye.
.gif)
Altas
temperaturas- Vida útil
Cuando
la temperatura ambiente se eleva, la acción química se
acelera,disminuyendo el valor de la resistencia interna. Por lo
anterior expuesto se podría concluir que las temperaturas ambientes
elevadas son las ideales. La conclusión es errónea,
pues la mayor actividad química se traduce en una reducción
de la vida útil del acumulador, ya que se acelera el
desgaste de la superficie activa de los electrodos.
La
Tabla inferior inmediata muestra la reducción porcentual de la vida
útil en relación al
valor
máximo a 25°C, si la temperatura de trabajo de la batería se
mantiene a la
temperatura
especificada en la tabla.
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Sulfatación
Este
es el mayor problema cuando se usan baterías de plomo-ácido con
electrolito líquido. Hemos visto que la descarga forma un depósito
de sulfato de plomo en ambas placas. Normalmente, este depósito está
constituído por pequeños cristales, que se descomponen fácilmente
durante el proceso de carga, disolviéndose
en
el electrolito.
Si
el balance energético no puede ser alcanzado para la mayoría de los
días en que el sistema permanence activo, el depósito de sulfato de
plomo comienza a crecer en espesor. La corriente de carga no
consigue desprenderlo totalmente,reduciéndose la superficie activa
de las placas, lo que acorta rápidamente la vida útil del
acumulador. A este mecanismo se lo denomina sulfatación
de
la batería.
COMENTARIOS:
Este mecanismo toma lugar, asimismo, en baterías que permanecen en
depósito por largo tiempo, sin ser recargadas.
La
posibilidad de sulfatación de las placas se incrementa, si el
sistema está instalado en un lugar donde los períodos nublados son
de larga duración.
El
proceso de sulfatación se acelera cuando la temperatura del
electrolito se eleva.
¿Existe
un remedio para este problema?
:
Hasta
hace pocos años, se sugería el uso de una corriente entre 3 y 5
veces la de carga normal (corriente de ecualización),
pero esta ?solución?, trae aparejado problemas, ya que los depósitos
cristalinos que se desprenden caen en pedazos al fondo de la
batería, sin
disolverse en
el electrolito.
Esto
significa que una parte importante del material activo que
interviene en el proceso químico se perderá con cada
ecualización.
Un
procedimiento que da mejores resultados, pues actúa como
preventivo, es el uso de
un
desulfatador
electrónico,
el que somete a los cristales a una agitación
mecánica.
Desulfatador
electrónico
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Gasificación
Cuando
una batería de Pb-ácido alcanza el 100% de su carga, su voltaje es
muy cercano al del cargador. La diferencia de voltaje es mínima,
disminuyendo la corriente de carga y, por ende, las reacciones
químicas. Es entonces cuando los iones de oxígeno e hidrógeno
formados por la electrólisis del agua no se combinan químicamente y
escapan por los tapones de ventilación. Los de hidrógeno
(H)+ irán al electrodo negativo, y los de
(O)2? al electrodo positivo. Este escape de gases
produce un burbujeo en el electrolito, al que se conoce como
gasificación.
Algo
de gasificación es útil, pues contribuye a homogeneizar la solución
electrolítica evitando la estratificación
en
capas con distintas densidades. Pero aún a bajos niveles, el oxígeno
ataca los sostenes de plomo de las celdas, lo que puede ocasionar el
derrumbe de una de las celdas. Este fenómeno, conocido como la
muerte
súbita
de la batería, ocurre sin dar aviso previo.
COMENTARIOS:Si
el cargador tiene un voltaje elevado, la gasificación se incrementa
y el burbujeo se hace tan intenso que los gases arrastran parte del
electrolito fuera de la caja, a través de los tapones
de respiración. El ácido sulfúrico que escapa daña los terminales de
salida y disminuye la cantidad de ácido en solución.
Autodescarga
Una
batería que está cargada y permanece inactiva,
independientemente de su tipo, pierde su carga con el tiempo. Este
fenómeno es conocido como autodescarga.
La rapidez de descarga depende de:
- El tipo
de batería (Pb-ácido líquido o gelatinoso,
Niquel-Cadmium,etc).
- La
temperatura ambiente.
A
las placas de las baterías de Pb-ácido para automotor se le agrega
calcio (baterías de mantenimiento nulo) para reducir la pérdida de
agua en el electrolito y la gasificación. La presencia del calcio
retarda la autodescarga, lo que es importante si el vehículo
permanence inactivo por un tiempo. Estas baterías, a temperaturas
cercanas a los 25°C, tardan un año en perder el 50% de su carga.
A
las placas de las baterías de Pb-ácido de ciclo
profundo se
le agrega antimonio, lo que permite incrementar la cantidad de
material activo en las mismas, y, por ende, su duración. El
antimonio aumenta la autodescarga, tardando sólo unos meses en
descargarse totalmente a una temperatura cercana a los 25°C. Cuando
la temperatura ambiente se eleva, la autodescarga se
acelera.
COMENTARIOS:
Los
problemas enumerados muestran la necesidad de:
- Ubicar
las baterías en un lugar donde la temperatura ambiente se mantenga
cercana a los 25°C durante todo el año.
- Mantener
las baterías cargadas.
- Vigilar
constantemente el estado de carga de una batería de Pb-ácido
(electrolito líquido) que debe permanencer en depósito por largo
tiempo.
- Alternar,
cada semana, la batería en depósito con otra unidad en uso.
- No
someter el banco de baterías a descargas excesivas.
- Mantener
el balance entre carga y descarga.
La
sulfatación destruye, según la informacion técnica proporcionada
por
la
asociación de fabricantes de acumuladores de Pb-ácido de los
EEUU,
ocho
(8) de cada diez (10) baterías de Pb-ácido en
uso.
Algunas
aplicaciones actuales de las baterías recargables:
.jpg) .jpg)
.jpg) .gif)
INTERACCIÓN
DE LAS BATERÍAS CON LA INDUSTRIA DE LOS VEHICULOS del
futuro
El primer
auto eléctrico plenamente registrado se remonta a los orígenes de
los autos,en 1881
.jpg)
En
un mundo ecológico y saludable el transporte sería eléctrico y la
sociedad utilizaría la energía solar y la eólica como fuentes
energéticas. Pero este ideal todavía está muy lejos y en parte ello
es debido a las limitaciones que presentan hoy en día las baterías.
Un coche eléctrico lleva una batería de plomo de 400 kg que debe ser
recargada a menudo y también reemplazada. Los
panales solares sólo funcionan cuando hay sol, así como las turbinas
lo hacen cuando hay viento, por lo que siempre se necesita una
reserva de energía eléctrica disponible. Estos sistemas energéticos
son limitados porque aún no existe una forma eficiente y económica
de almacenar la energía eléctrica.
No
obstante, los mecanismos de almacenamiento de energía eléctrica
están cambiando radicalmente debido a una nueva tecnología: Energy
Capacitor Systems® (ECaSS, siglas en inglés) que son nuevos
acumuladores.
Los
nuevos acumuladores almacenan la energía eléctrica como
electricidad, por lo que teóricamente son un medio eficiente de
almacenamiento, mejor que las baterías de plomo que deben primero
convertir la energía eléctrica en energía química para poder
almacenarla, o las estaciones hidroeléctricas que mueven el agua
hasta un nivel más alto, reservándola para generar más tarde la
energía.
En
la actualidad, los acumuladores están usados como condensadores,
componentes especialmente requeridos por la industria de aparatos
electrónicos.
Pero
como medios de almacenamiento, los acumuladores convencionales
cuentan con un inconveniente: Su densidad de energía (la cantidad de
energía eléctrica que pueden almacenar por unidad de peso o volumen)
es pequeña, por lo que no pueden almacenar grandes cantidades de
energía a menos que sean muy grandes y pesados. En realidad, si
tuviéramos que reemplazar la batería de 400 kg de plomo de un coche
eléctrico por un acumulador convencional con la misma cantidad de
energía eléctrica, éste pesaría cerca de 20 veces más que la
batería, ¡8 toneladas!
Este
problema ha sido resuelto por un investigador llamado Okamura
Michio.Por medio de experimentos llegó a la conclusión que era mucho
más eficaz almacenar la energía eléctrica como electricidad y encima
se podrían almacenar grandes cantidades de energía utilizando doble
capa eléctrica ultraligera.
Principios
de funcionamiento de esta nueva tecnología:
En
la interfase entre un electrodo y un electrolito se forma una doble
capa eléctrica. Una capa en el electrodo positivo y otra en el
negativo. Este fenómeno fue descubierto por el físico alemán
Helmhortz hace más de 120 años.
La
doble capa eléctrica actúa como una membrana aislante hasta que el
voltaje excede un cierto límite, tras el cual comienza la
electrólisis. La ?membrana? tiene el espesor de tan sólo una capa de
moléculas del electrolito. Es tan delgada que su grosor ni siquiera
puede ser comparado con el grosor de un film convencional, usado
para aislar las membranas. Los ECaSS, diseñados de acuerdo con ese
principio, tienen una densidad mucho mayor que los acumuladores
convencionales, haciendo que el acumulador de Okamura sea
significativamente menor.
.jpg)
Una
vista transparente del automóvil Honda FCX impulsado con baterías
celulares. Éstas están colocadas bajo los asientos. El ultra
acumulador, un mecanismo de almacenamiento de energía, está alojado
bajo los asientos traseros.
Una
vez refinados, los EcaSS ayudarán a los coches eléctricos a superar
a los convencionales de gasolina, así como servirá como sistema de
almacenamiento de energía eléctrica para el hogar. Cuando llegue ese
momento, seremos capaces de almacenar el superávit de electricidad
procedente de paneles solares, turbinas eólicas, baterías y otros
generadores no contaminantes. Algún día no necesitaremos grandes
centrales energéticas ni largos conductos de transmisión. Los nuevos
acumuladores tienen un potencial capaz de abrirnos un futuro lleno
de oportunidades energéticas
.jpg)
Conclusiones:
En
este trabajo se expuso de forma concreta la historia de las baterías
recargables,su funcionamiento,la forma en que la química está
relacionada en la interacción de las mismas con los vehículos y
perspectivas de la evolución en este hámbito,es de señalarse que se
trata de recopilar en este documento lo mas centrado al tema de las
baterías en los vehículos eléctricos montables,aunque las baterías
deben tomarse en cuenta en casi todos los hámbitos desde un reloj de
pulso ,teléfonos celulares,vehículos de todo tipo,respaldo de
energía y miles de otras aplicaciones,me gustaría añadir a este
documento algunos datos que podrían ser de utilidad a cualquier
lector que use frecuentemente aparatos que lleven internamente
baterías recargables o bien acumuladores tales como automotores,las
baterías son como lo hemos descrito un sistema muy delicado donde la
química tiene un papel fundamental,los compuestos químicos son en
todos los casos muy delicados de manejarse,así mismo deben de
manejarse con sumo cuidado a la hora de desecharlos,es muy común que
se desechen a la basura convencional ya que en nuestro País no
existe ni la cultura ni la infraestructura necesaria para poder
reciclar estos materiales,puedo sugerir que al cambiar un acumulador
o cualquier tipo de batería procuremos desecharla de manera
correcta,sería perfecto que en los contenedores de basura pudiéramos
desechar las baterías directamente,además que se nos diera alguna
remuneración sería perfecto!,no esperemos recibir mucho por una
batería desechada correctamente en lo referente a lo económico,mas
bien podemos estar tranquilos por que estamos haciendo lo correcto
por la salud de todo nuestro medio ambiente que en final de los
casos nos devuelve salud a nosotros mismos,procuremos indicarle a la
persona que se lleva la basura que le damos una batería que ya no
sirve,así el podrá separarla y no irá a la composta ni podrá
contaminar el subsuelo,por el contrario esta podrá reciclarse y
serán algunos de sus componentes reutilizados,es solo una propuesta
que hago,todos podremos poner un granito de arena para mejorar
nuestro entorno.
Este
documento fué realizado por Juan Andrés Godínez R. en base a los
artículos,investigaciones y publicaciones recopilados por medio de
las siguientes ligas,además por la experiencia laboral del
realizador en el ramo de los vehículos eléctricos montables,si tiene
alguna sugerencia ,comentario o desea ser partícipe del tema
agradeceremos que nos contacte por medio de contacto@carritoselectricos.com
,agradecemos de antemano el interés de los lectores y a la
UNIVERSIDAD DEL VALLE DE MEXICO del cual el realizador es parte de
la comunidad por fomentar en sus miembros la superación y la
aplicación constante de todas las ramas de la ciencia en sus campos
laborales.
Bibliografía:
http://www.solociencia.com/ingenieria/automovil-historia-historia.htm
http://www.oni.escuelas.edu.ar/2002/SANTA_FE/automovil/1881.htm
http://www.septien.edu.mx/institucional/cont/elautoelectricofindeunaeraoprincipiodelaalternativa.html
http://www.cerac.org.ar/articles.php?id=83
http://www.epsea.org/esp/pdf2/
http://tomaszt.com/electrotecnia/generadores-cc/imagenes/fig84.jpg
http://static.howstuffworks.com/gif/military-robot-1.jpg
http://www.roboserv.net/web/imatge/eod/1/4
http://web-japan.org/nipponia/nipponia28/es/index.html
http://www.fisicanet.com.ar/fisica/f3_electrodinamica.php
http://www.elalmanaque.com/motor/historia.htm
http://web-japan.org/nipponia/nipponia28/es/index.html
http://soho.igeofcu.unam.mx/skylab/boletin/bol09.html
http://www.edured.com.mx/index2.php?option=com_content&do_pdf=1&id=262
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