Con un súper hierro se logran mucho mejores pilas
( Publicado en Revista Creces, Diciembre 1999 )
Georges Leclanché fue el químico francés que desarrolló, hace casi 140 años, las primeras pilas secas. Desde entonces, no se han hecho grandes modificaciones, de modo que si Leclanché viera las pilas actuales, las reconocería inmediatamente, ya que los principios de antes y ahora son los mismos. Sólo que no se imaginaría los millones de pilas que hoy se fabrican, no sólo para linternas, sino también para juguetes y los más variados instrumentos.
Hoy la mayor parte de las pilas contienen zinc como ánodo, mientras el cátodo está constituido por una mezcla de carbón y dióxido de manganeso. Pero ahora, Stuard Licht del Instituto Israelita de Tecnología, de Technion en Haifa, ha desarrollado una nueva clase de pilas que tiene mayor capacidad y una descarga más fácil y además son recargables (Science, vol. 285, año 1999, pág. 1039). La diferencia está en que el cátodo de esta nueva pila se basa en un tipo de hierro inusual, basado en una molécula llamada hierro (VI), o súper hierro, compuesto que absorbe más electrones que el dióxido de manganeso.
Cuando se descarga la pila, electrones absorbidos por la electrólisis en el ánodo de Zn, pasan a través de un circuito eléctrico y terminan en el cátodo, donde dos dióxidos de manganeso (MnO2) se juntan para formar una molécula de sesquioxido (Mn2 O3), absorbiendo en el proceso dos electrones. En el nuevo compuesto de súper hierro (que contiene oxígeno, como también potasio, bario y otros elementos), cada átomo de hierro se encarga de seis electrones. Durante la descarga, el hierro se transforma en óxido férrico (Fe2 O3) (herrumbre común), que son tres electrones más cortos que su complemento normal. Así cada átomo de hierro absorbe tres electrones, uno más de los que absorben las moléculas dióxido de manganeso.
Este mayor apetito por electrones se traduce directamente en un aumento de la capacidad de almacenaje. El equipo de Technion ha producido pilas con cátodo de súper hierro que tiene una capacidad de un 47% mayor que el dióxido de manganeso estándar de las pilas convencionales de igual tamaño. También los investigadores demostraron que estas pilas funcionan a un nivel alto de descarga, ya que el compuesto de hierro "súper hierro", es también mejor conductor de la electricidad. La otra ventaja es que esta pila es recargable: Los investigadores demostraron que soporta hasta 400 ciclos de carga-descarga.
Aparentemente el uso de este compuesto de súper hierro no aparecía como aconsejable, ya que se consideraba muy inestable. "Cuando en el pasado se hacían estos compuestos y se ponían en solución, desaparecían en minutos, descomponiéndose en moho", dice Linch. El equipo solucionó este problema eliminando cuidadosamente dos catalizadores , níquel y cobalto, que generalmente contaminaban a estos compuestos. Los investigadores encontraron que ellos, aun en muy pequeñas cantidades, producían la destrucción del súper-hierro. El secreto estuvo en eliminarlos cuidadosamente. Con todo, Denis Dees del Argonne National Laboratory en Illinois, dice que a ella le gustaría realmente comprobar que estas pilas logran sobrevivir sobre los seis meses o un año. "Si la duración es la adecuada, no habría dificultad para fabricarlas" dice Linch, aparte que los materiales son de bajo costo.