Pregunta a un ingeniero

¿Cómo funciona una pila?

Tu reloj, tu ordenador portátil y tu puntero láser se alimentan de lo mismo: de la química…

Por Mary Bates

Hay muchos tipos diferentes de pilas, pero todos funcionan basándose en el mismo concepto subyacente. «Una batería es un dispositivo que es capaz de almacenar energía eléctrica en forma de energía química, y convertir esa energía en electricidad», dice Antoine Allanore, asociado postdoctoral en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de los Materiales del MIT. «No se puede atrapar y almacenar la electricidad, pero se puede almacenar la energía eléctrica en los productos químicos dentro de una batería».

Hay tres componentes principales de una batería: dos terminales hechos de diferentes sustancias químicas (normalmente metales), el ánodo y el cátodo; y el electrolito, que separa estos terminales. El electrolito es un medio químico que permite el flujo de carga eléctrica entre el cátodo y el ánodo. Cuando se conecta un dispositivo a una batería -una bombilla o un circuito eléctrico- se producen reacciones químicas en los electrodos que crean un flujo de energía eléctrica hacia el dispositivo.

Más concretamente: durante una descarga de electricidad, la sustancia química en el ánodo libera electrones al terminal negativo e iones en el electrolito a través de lo que se llama una reacción de oxidación. Mientras tanto, en el terminal positivo, el cátodo acepta electrones, completando el circuito para el flujo de electrones. El electrolito está ahí para poner en contacto las diferentes sustancias químicas del ánodo y del cátodo, de manera que el potencial químico pueda equilibrarse de un terminal al otro, convirtiendo la energía química almacenada en energía eléctrica útil. «Estas dos reacciones se producen simultáneamente», explica Allanore. «Los iones transportan corriente a través del electrolito mientras los electrones fluyen en el circuito externo, y eso es lo que genera una corriente eléctrica».

Si la batería es desechable, producirá electricidad hasta que se quede sin reactivos (mismo potencial químico en ambos electrodos). Estas baterías sólo funcionan en un sentido, transformando la energía química en energía eléctrica. Pero en otros tipos de pilas, la reacción puede ser inversa. Las baterías recargables (como las de tu móvil o las de tu coche) están diseñadas para que la energía eléctrica de una fuente externa (el cargador que enchufas a la pared o la dinamo de tu coche) pueda aplicarse al sistema químico, e invertir su funcionamiento, restaurando la carga de la batería.

El laboratorio Group Sadoway del MIT trabaja en la creación de baterías más eficientes para múltiples usos. Para el almacenamiento de energía a gran escala, el equipo está trabajando en una batería de metal líquido, en la que el electrolito, el ánodo y el cátodo son líquidos. Para aplicaciones portátiles, están desarrollando una batería de polímero de película fina con un electrolito flexible de gel no inflamable. Otro de los objetivos del laboratorio es construir baterías con materiales no considerados anteriormente, centrándose en sustancias abundantes, baratas y seguras que tengan el mismo potencial comercial que las populares baterías de litio.

Gracias a Steven Minkus, de 18 años, de Glenview, IL, por esta pregunta.

Colocado: 1 de mayo de 2012