CIC energiGUNE eta Elkartek CICe2020eko bere laguntzaileek aurrera jarraitzen dute litio-ion bateriak ordeztuko dituzten energia biltegiratzeko teknologietarako materialen garapenean

Euskal zentroak gidatzen duen ikerketa-lan horretan, BRTAko lau zentrok (Tecnalia, Tekniker, Ikerlan eta Cidetec) hartu dute parte, EHU eta Mondragon Unibertsitateekin eta BERC Polymat zentroarekin batera

CICe2020 proiektuaren helburu nagusia eta lehentasunezkoa materialak ikertzea zen, jakintza sortzeko eta energia biltegiratzeko sistemetan integratzeko. Sistema horiek lagungarri izango dira abian den energia-trantsizio globaleko prozesuan

Lankidetza horren ondorioz, litio-ion baterien alternatiba jasangarriak garatu dira, hala nola sodio, metal-aire eta fluxu erredox bateriak, eta biltegiratze termikoari lotutako teknologiak hobetu dira

CIC energiGUNEk, baterietan, energia termikoko soluzioetan eta hidrogenoan erreferentea eta Basque Research & Technology Alliance-BRTAko kidea den euskal ikerketa-zentroak, beste batzuekin lankidetzan, emaitza garrantzitsuak lortu ditu energia-trantsizio globalaren prozesua erraztuko duten energia elektrokimikoa eta termikoa biltegiratzeko teknologien egungo esparrua gainditzearekin lotutako lau ikerketa-ildo nagusitan. Lana, lankidetzan oinarritutako ikerketa bultzatzeko Eusko Jaurlaritzaren Elkartek 2020 deialdian dagoen CICe2020 proiektuaren barruan gauzatu da, eta bi helburu nagusitan zentratu da: litio-ion bateriak baino aukera teknologiko jasangarriagoak eskaintzea biltegiratze egonkorrerako eta biltegiratze termikoko egungo teknologiak hobetzea.

Elkartek CICe2020 proiektua CIC energiGUNEk gidatu du, energia biltegiratzeko erreferentziazko zentro gisa, eta BRTAko beste lau zentrok ere parte hartu dute (Tecnalia, Tekniker, Ikerlan eta Cidetec), EHU eta Mondragon Unibertsitateekin eta BERC Polymat zentroarekin batera.

“Proiektu honen emaitzek berresten digute epe ertainean euskal industria gai izango dela biltegiratze egonkorrarekin lotutako produktu disruptiboak garatzeko eta industrializatzeko”, ziurtatu du Montse Casas CIC energiGUNEko koordinatzaile zientifikoak. “Gainera, agerian utzi du euskal ekosistemak gaitasun handia duela; izan ere, proiektuaren garapenean zortzi euskal erakundek hartu dugu parte, eta horietatik bost BRTAko kide gara”.

Lanak 4 aurrerapen garrantzitsu ekarri ditu, emaitza berritzaileekin. Horietatik hiru, nazioarteko merkatuan aukera nagusia den eta, euskal zentroak gogorarazi duenez, “Europako garapen-helburuekin bat ez datozen hainbat teknologia-, ekonomia- eta ingurumen-erronka ezkutatzen dituen” litio-ion baterien egungo teknologiaren alternatiba eraginkorra bilatzeari dagozkio.

Ildo horretan, CICe2020ren barruan sektore egonkorrari aplikatutako hiru ikerketa-ildoak hauek izan dira: sodio-baterietarako materialen ikerketa eta haien portaeraren analisia; metal-aire baterietarako materialen garapena; eta elektrolito organiko urtsu batean oinarritutako fluxu-redox baterien belaunaldi berriari buruzko ikerketa.

Sodio-ion bateriei buruzko ikerketari dagokionez, lana material berriak (anodoak, katodoak eta elektrolitoak) garatzean oinarritu da, bateria mota horien errendimendu elektrokimikoa hobetzeko helburuarekin, bai eta material horiekin fabrikatutako gelaxken prozesatzea eta prototipoa kontrolatzeko eta optimizatzeko ere. Zehazki, CIC energiGUNEren laborategietan oso emaitza garrantzitsuak lortu dira, hala nola energia-dentsitatea % 20ra arte hobetzea eta industrializazioaren aurreko etapan sodio katodo eta anodo bat eskala handian prozesatzea.

CICe2020ren esparruko bigarren ikerketa-ildoak, bestalde, oxigenoaren aplikazioan oinarritutako biltegiratze egonkorreko teknologiak (metal-aire bateriak) garatzeko atea ireki du, energia-dentsitate handia dutelako, eta, bereziki, ingurumenaren eta baliabideen erabileraren ikuspegitik dituzten abantailengatik. Ondorioz, horrek katodoak lortzeko eta kalterik gabeko elektrolitoa garatzeko aukera zabaltzen du. Ikerketek aurrerapen nabarmenak lortu dituzte sodio-aire konbinazioan zein zink-aire formatuan.

Zink-aireari dagokionez, oso propietate elektrokimiko esperantzagarriak dituen sistema garatu da. Aurrerapen hori formulazioak –anodoa eta katodoa– optimizatzearen eta materialak behar bezala hautatzearen emaitza izan da. Alor horretan gehien erabiltzen den teknologiarekin, berun azidozkoarekin, alderatuta, zink-aire alternatibak ingurumen-ezaugarri hobeak ditu.

Biltegiratze elektrokimikoaren barruko hirugarren ikerketa-ildoa bat dator elektrolito organiko urtsu batean oinarritutako fluxu-baterien belaunaldi berriaren garapenarekin. Horrela, banadioa –mota horretako baterietan gehien erabiltzen den elementua– ordezka dezaketen hainbat material aktibo organiko garatu dira. Gainera, material organiko horiek ezartzea ahalbidetuko duten potentzia-moduluaren osagaiak batera garatzeko egin da lan, batez ere mintzak eta elektrodoak. Emaitza gisa, energia-dentsitate handiak konbinatzen dituen elektrolitoa lortu da, haren egonkortasuna arriskuan jarri gabe. Horrek fluxu-baterien belaunaldi berri bati bidea irekitzen dio.

Aurrerapenak biltegiratze termikoan

Elkartek CICe2020 proiektuaren laugarren ikerketa-ildoa biltegiratze termikoko teknologietan zentratu da bereziki, ekonomia deskarbonizaturako eraldaketan elektrizitatea eta beroa eta hotza sortzeko sektoreek oso zeregin garrantzitsua dutela oinarri hartuta.

Esparru horretako erronka nagusia, kostu txikiagoa eta biltegiratze-dentsitate handiagoa duen eta ohiko sistemak baino 3 aldiz trinkoagoak diren sistemak sortzea ahalbidetzen duen sistema moldakorra sortzea izan da. Erronka horiei heltzeko, Kristal Plastikoen hautaketa bat erabili da proiektua garatzeko oinarri gisa. Material horiek energia-dentsitate handia dute, eta, gainera, konbinatu egin daitezke beren laneko tenperatura sistemak eskatzen duenera egokitzeko. Fase solido-solidoa aldatzeko materialek eta estaldura berrien garapenak bero-trukagailurik ez izatea ahalbidetzen dute, kostuak murriztuz.

Egindako lanaren ondoren, Kristal Plastikoen azpihozte-mekanismoa deszifratu ahal izan da, baita efektu hori murriztu eta eroankortasun termikoa handitu ere. Horri esker, perspektiba onekin egin ahal izango zaie aurre haien aplikazio praktikoei. Izan ere, eremu horretan egindako lanaren helburua biltegiratze termikorako fase solido-solidoa aldatzeko materialen belaunaldi berriari atea irekitzea da, industriarako edo etxebizitzetarako bero-ponpetarako biltegiratze termikoko sistema berriak garatzen laguntzeko eta, horrela, beroaren elektrifikazioan aurrera egiteko. Ondorioz, nabarmen murriztuko dira biltegiratze-tankeen bolumena eta inbertsio-kostuak.