Después de revisar bastante información acerca de estas pequeñas maravillas que llevan con nosotros cerca de 150 años, me decidí a desmontar una batería de coche con la intención de averiguar la superficie que se necesita en función de la carga de la batería. Se trata de una batería Fulmen de 12 V y 40 Ah. Como es bien sabido, las baterías de plomo ácido generan una tensión de 2 voltios por célula.
Fig.1. Batería bajo estudio.
Lo primero que tenemos que hacer es vaciar todo el ácido. Hay que prestar especial atención con este procedimiento y no se debe de tirar el ácido en cualquier sitio. Deberemos protegernos los ojos y las manos. Yo lo vacié en un barreño y después lo neutralicé con bicarbonato hasta que dejase de reaccionar. Enjuagar la batería varias veces llenándola y vaciándola de agua para eliminar en lo posible todos los resto de ácido.
Para la apertura utilicé un viejo soldador de varilla de cobre de 80 W para derretir el plástico más la ayuda de una sierra de mano para metales. Deberemos abrir vaso por vaso. Hay que tener en cuenta que tanto el sulfato de plomo como el óxido de plomo y el mismo plomo son tóxicos y no deberemos tocar ninguna sustancia de estas con la piel. Después de un buen rato de trabajo se pueden apreciar los vasos:
Fig. 2. Detalle de los puentes de conexión.
|
Fig. 3. Detalle de los vasos.
|
Se pueden apreciar sus 6 vasos aislados, los bornes internos de conexión entre vasos y los bornes de salida al exterior. Cada vaso está formado por cuatro placas positivas y cuatro placas negativas de un tamaño aproximado de 13 x 10 cm. Las placas más claras con un color casi al del plomo son las negativas y las placas positivas son de un color más oscuro tirando a marrón. Estas ocho placas por célula de cada vaso forman un sandwich y las placas negativas están metidas dentro de un saquito de plástico para evitar el contacto. En la figura 4 podemos ver la fotografías del montaje.
Fig.4. Detalle de las placas.
Al contrario de lo que pensaba las placas no son totalmente lisas y estan agujereadas formando una rejilla cuyos agujeros estaban atascados por el barro electrolítico, ya que se trataba de una batería parcialmente sulfatada. Puesto que tenemos 4 pares por célula y la disposición de placas en paralelo aumenta la corriente total almacenada deducimos que con un par de placas de este tamaño se puede construir una batería de 10 Ah. Posteriormente fundí las placas de una célula en mi horno de gas y obtuve un lingote de 400 g. de plomo. Esto nos da un total de entre 2 y 3 kilos de plomo por batería, mucho tratándose de una batería de bajas prestaciones.
Fig. 6. Lingote de plomo reciclado de un vaso de batería.
Objetivos del y nuevos proyectos que brinda el experimento.
Se ha determinado el tamaño de las placas en función y su estructura según la capacidad de carga de la batería, esto podrá servir para reciclarlas y crear nuevas baterías de plomo ácido de cualquier tensión para alimentar cualquier aparato.
1. Podemos obtener gran cantidad de plomo barato para utilizar en lo que se desee.
2. Se pueden crear baterías de todos los tamaños, capacidad de carga y tensión que necesitemos. Esto nos evitará el uso de costosos convertidores electrónicos y hará que tengamos mayor rendimiento energético. ( Se evitan las pérdidas en el conversor ). Un proyecto pendiente es realizar una pequeña batería de plomo para conectar al portátil y aumentar su autonomía.
3. Las cajas de plástico con los vasos pueden servir para crear celdas electroquímicas para producir hidrógeno y oxígeno u oxihidrógeno ( la mezcla de ambos ) para alimentar un soplete. El soplete con hidrógeno alcanza 3000 ºC. Este hidrógeno se puede usar para mover motores de combustión interna.
4. Crear una batería de 220 V de corriente continua que pueda alimentar motores universales baratos de 220 V reciclados ( taladradoras, radiales, sierras, etc) que puedan aplicarse para motorizar vehículos eléctricos. De esta forma se obtiene mayor rendimiento puesto que solamente se dispondrá de un sencillo y barato regulador PWM para controlar la velocidad.
Creación de nuevas baterías.
En fábrica se parte de plomo puro para las placas negativas y de placas de plomo con su superficie oxidada a bióxido de plomo para las positivas. Luego solamente hay que verter el ácido al 20%-30% y listas para cargar. Este caso es por ejemplo el de las baterías de moto que vienen con el ácido separado. Se puede obviar ese paso y crear la batería a partir de dos placas de plomo puro. El inconveniente es que deberemos realizar varios ciclos de carga descarga para que se forme una adecuada capa de óxido en la placa positiva. Hasta que no se llegue a una adecuada capa de óxido la batería no almacenará toda la corriente de que es capaz.
En cuanto a la tensión por cada célula dispondemos de 2 V. A la hora de cargar se deberán cargar a una tensión aprox de 2,3 V por célula y bastará con una fuente de tensión regulable que tendrá la tensión total de carga en vacío resultante de multiplicar 2,3 V por el número de células. Dicha fuente deberá ser capaz de suministrar la corriente adecuada.
Determinar la corriente de carga es sencillo. Para baterías de 32Ah-60Ah basta con una corriente de 5 A. Esto da aproximadamente un valor de 1 A de carga por cada 9Ah de capacidad de la batería. El tamaño de las placas que deberemos construir será de 10 cm cuadrados por cada amperio hora que necesitemos.
Como ejemplo pongo a mi portátil: Necesito 20 V ( Lo voy a alimentar por la toma de tensión que viene del convertidor ). Emplearé 10 células, con un tamaño de 130 cm cuadrados por vaso para obtener una batería de 20 V y 10 Ah, dos placas por vaso con un separador aislante entre las dos. La tensión cargada será de 21 V y la tensión a la que deberá cargarse será de 23 V con una corriente de carga de 1,5 A. Con estos datos se puede diseñar el regulador de tensión.
Podré conectarlo al portátil sin ninguna electrónica entre la batería y el ordenador teniendo la posibilidad de alimentarlo con o sin su batería interna pudiendo cargar la misma al tiempo que lo utilizo. Los inconvenientes son el peso y el tamaño, pero por contra tenemos una batería, económica, reciclable y sencilla con muy bajo mantenimiento.
