11/Ene/07

Nueva idea para encapsular pequeñas baterías de enorme duración

Investigadores de ingeniería física están ideando una "cápsula" única que permitará extraer la mayor cantidad posible de electricidad de las baterías nucleares del tamaño de un grano de sal gruesa.

Estas baterías utilizan, para generar electricidad, la desintegración natural de radioisótopos, y podrían proporcionar energía virtualmente indefinida para micro-tecnologías como los robots voladores del tamaño de una mosca para usos militares o para los sensores que supervisan el estado de un edificio.

Otras tecnologías, como por ejemplo las células de combustible, las baterías químicas o los turbogeneradores, también se podrían usar en plicaciones de microescala, dice el profesor James Blanchard, "Sólo que todas son de breve duración", dice. "Deben ser recargadas o se las debe reaprovisionar de combustible. Nuestro nicho son las cosas que deben ser colocadas y olvidadas, porque seguirán funcionando durante años".

Los microbatteries nucleares convierten calor o energía en electricidad con más eficiencia cuando están calientes, así que tiene sentido aislarlas, dice Blanchard. "Cuanto mejor es el aislamiento, más caliente estará la fuente, de modo que la batería podrá ser más eficiente", dice.

Sin embargo, no es una tarea fácil aislar una batería de un milímetro cuadrado de modo de reducir al mínimo la pérdida de calor. El aislamiento de Multifoil es un aislador eficaz a macro-nivel, que combina varias capas delgadas separadas por vacío. "Funcionan porque irradian calor de una capa a otra [a través de vacío], en comparación con el calor que se transmite a través de un sólido", dice Blanchard.

A microscala, sin embargo, la aislación multicapa resulta demasiado gruesa.

De modo que, capitalizando el concepto de multicapa, que reduce la radiación térmica a una cantidad fija de descenso de temperatura, Blanchard y el estudiante graduado Rui Yao decidieron hacer un sandwich de piezas semicirculares de óxido de silicio, que son pobres conductoras de la temperatura, entre hojas muy finas de silicio.

"Se busca la menor conducción, a través de estos pilares, que se pueda lograr", dice Blanchard.

Desarrollaron elaborados modelos de computadora para estudiar la conductividad y radiación térmica de su aislador a microescala. Y, utilizando las instalaciones de un centro en Wisconsin para microelectrónica aplicada, Yao construyó prototipos de silicio.

Ahora están verificando experimentalmente lo que indican sus modelos de computadora: que el calor se irradia a través del silicio sin mucha pérdida de calor. "Los prototipos construidos son un poco más gruesos que los que nosotros deseamos conseguir en última instancia, pero son consistentes con los modelos", dice Blanchard.

Con una financiación de tres años del Ministerio de Energía de EEUU por un monto de us$ 300.000, e inspirados por una colaboración anterior con los investigadores del laboratorio de Sandia, Blanchard y Yao continúan todavía con sus pruebas y con la refinación del aislamiento. La puesta en práctica de esta prometedora tecnología, dicen, se producirá dentro de un par de años.

"Parece que tendremos un aislador eficaz, mejor que cualquier sólido y mejor, incluso, que algunos de los aislamientos multi-hoja que se pueden comprar comercialmente", dice Blanchard.

Fuente: Universidad de Wisconsin. Aportado y traducido por Eduardo J. Carletti