Necesidad urgente de sustitución de la batería | Tecnología

El uso de elementos como el litio, cobalto y níquel para la fabricación de baterías implica una dependencia de diversos (y, por tanto, caros), materiales tóxicos y de extracción y proceso provocando muchos problemas medioambientales; Se necesitan dos millones de litros de agua para extraer 1.000 kilos de litio. Los investigadores buscan urgentemente sustitutos que ofrezcan materiales abundantes, renovables, biodegradables, seguros y de bajo costo e impacto ambiental. La solución puede encontrarse: el sodio y el calcio, los elementos abundantes con los que se busca evitar que la demanda de litigios se multiplique por 60 en dos décadas, según las previsiones de la UE.

Ante la imparable proliferación de dispositivos domésticos y portátiles, los dos grandes deseos son: la electrificación de la movilidad y el conservación de energías renovables para tener corriente continua. «No hay suficientes iones de litio, cobalto y níquel para satisfacer las necesidades de todos», afirma John Abou-Rjeily, investigador de Tiamat Energy, director del Centro Nacional de Investigaciones Científicas (CNRS) de Francia.

Este doctor en Física y Química de los Materiales de Investigación, según la publicación Horizonte, como alternativa al sodio, uno de los elementos químicos más abundantes en la corteza terrestre y que permite un proceso y uso diferente, más seguro y estricto. Por otro lado, se necesita más volumen, porque los proyectos actuales no se adaptan a dispositivos pequeños.

Tampoco puede competir con la capacidad de llevar los sistemas de almacenamiento actuales a los coches eléctricos. Pero puedo servir como alternativa a las mesetas más cortas, los alcaldes. “Si alguna vez buscas la autonomía de 500 kilómetros de baterías de iones de litio, este tipo de iones de sodio podría ser el más competitivo para los tramos más pequeños. Habrá más barreras para las distancias cortas y los medios de comunicación en los coches, explica Abou-Rjeily.

En la misma línea, se reúnen con investigadores de las Universidades Tecnológicas de Chalmers (Suecia) y Delaware (Estados Unidos), según un estudio publicado en Energía. “Existe una tendencia a exigir una batería realmente grande. Pero según las encuestas, en general, son suficientes para un tamaño un poco más pequeño, con menos posibilidades de que el depósito de gasolina sea el único momento en el que se necesita mayor autonomía para un viaje de seis horas o más, en este caso. , el conductor puede cargar en el escalón. Esto se debe a la necesidad de una autonomía realmente larga y contribuye a un aumento del precio del vehículo gracias a un mayor uso de recursos para los coches eléctricos”, comentó Frances Sprei, profesora de Chalmers.

Para este doctor del entorno energético y mediático, es necesario cambiar nuestra mentalidad para garantizar instalaciones de carga en las personas durante el mayor tiempo posible: en casa y en el trabajo. Deploro el hecho de que, por otra parte, muchos países europeos sean fundamentales para el rojo de las tarifas en carreteras y carreteras.

Esta simple modificación de la percepción de necesidades resulta impulsiva más cercana como alternativa, porque permite desinvertir en hogares y centros de trabajo como sistemas de almacenamiento de energía procedente de fuentes renovables. En esta dirección trabaja Magdalena Graczyk-Zajac, profesora de la Universidad Técnica de Darmstadt, en Alemania, e integradora del proyecto europeo SIMBA, que concluye su primera fase el próximo mes de junio.

Podrás conducir el vehículo gratis durante un día o un nuevo mes del año

Magdalena Graczyk-Zajac, profesora de la Universidad Técnica de Darmstadt

El investigador puede capturar energía de los paneles fotovoltaicos de la casa en una batería doméstica recargable de iones de sodio. Esto permitirá alimentar las casas de tus moradores y transportar sus vehículos eléctricos con una importante reducción de costes. “Puedes conducir el coche gratis durante un día u otro año”, asegura. Actualmente el prototipo se está probando en el laboratorio.

Una parte, durante todo el año, es carbón duro, que puede obtenerse de la madera u otros residuos biológicos. Para los gatos, conviene probar el blanco de Prusia, un compuesto químico derivado de un pigmento azul del mismo nombre, pero con más sodio y rico en ayer, uno de los metales más abundantes.

El centro de investigación CIC EnergiGUNE, que tiene su propio deseo en este entorno: un ánodo de sodio metálico con un observador de apenas unas micras (70 veces más que los actuales) siguió el proceso de evaporación física. “Este avance”, según este centro, “abre la puerta a la fabricación de baterías flexibles de estado sólido con ánodo de sodio, una alternativa más segura, económica y de menor tamaño a las actuales baterías con electrolito líquido en cuanto a preocupaciones de emplea grafito”.

“El suelo no puede ser laminar fácilmente debido a su textura pegada, similar a la plastilina”, explica Montse Galcerán, investigadora principal de este proyecto en CIC energiGUNE. «Hasta la fecha, el método más común que se utiliza para laminar un bloque de sodio era básico como el proceso con un martillo, pero es un desafío que no se podrá obtener una hoja delgada y homogénea, y, por lo tanto, tener un gran exceso de sodio no utilizado en las baterías. Gracias a la evaporación, estamos alojados por encima de este obstáculo», asegura.

Este adelgazamiento de la añodo permite reducir la cantidad de sodio necesaria, así como los costes, el peso y las dimensiones de las baterías, lo que aumenta la densidad energética (mayor capacidad de acumulación) y la seguridad.

Si el material es imprescindible, también se pueden utilizar pilas.

Rosa Palacín, Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC)

Otro elemento que funciona como sustituto del litio es el calcio. “Es uno de los elementos más abundantes en la corteza terrestre y no concentrado en áreas geográficas específicas, como ocurre con el litio. Si el material es imprescindible también se pueden utilizar pilas”, afirma Rosa Palacín, del Instituto de Ciencias de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) e integradora del proyecto CARBAT en Horizon.

El uso de calcio como electrodo negativo proporciona vientos antes que el grafito de las baterías de litio, lo que plantea una mayor capacidad de acumulación por kilogramo (densidad de energía) que las baterías de litio convencionales que, además, forman pequeñas estructuras rígidas llamadas dendritas y pueden provocar circuitos eléctricos o explotar. Muchos usos, dependiendo de la entidad.

“Cuando el calcio absorbe el electrolito, los electrones fluyen hacia afuera, en lugar de uno, como en el caso en disputa. “Hay que asumir que una batería de la misma naturaleza ofrece mayor autonomía si se utiliza en un vehículo eléctrico, encontrando siempre un electrodo positivo adecuado”, explica Palacín.

La clave es elegir los componentes más adecuados. “Porque, en definitiva, todas las ventas de electrolitos que funcionan con boro. Usamos tetrafluoroborato de calcio disual en mezcla de etileno y propileno carbón”, dijo el investigador.

Otros investigadores de la Universidad Técnica de Dinamarca estudiaron dentro del proyecto SALBAGE, una batería hecha de un ánodo de aluminio y un catodo de azufre. El aluminio también es más abundante que el calcio, pero se incorpora a las plantas de baterías con dificultades similares.

“Todos los materiales utilizados son baratos. El aluminio, el azul, el electrolito propio y la urea son muy, muy baratos. Incluido el polímero”, aseguró el investigador de la Universidad danesa Juan Lastra, que defiende esta opción para almacenar la energía de un parque eólico o solar.

Puedes seguir un EL PAÍS Tecnología fr. Facebook Sí X o haga clic aquí para recibir el nuestro boletín semanal.

_