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El proyecto eGRAF valida el uso del grafeno para aumentar la capacidad de las baterías de ion-litio

Sus características extraordinarias también mejoran la capacidad de sensores de temperatura

El almacenamiento de energía en baterías es un pilar fundamental para aumentar el consumo de energías sostenibles. Por ello, actualmente, el desarrollo de sistemas de almacenamiento energético y de redes eléctricas sostenibles tanto para uso industrial como doméstico concentran gran parte de los desarrollos tecnológicos.

El Instituto Tecnológico de la Energía (ITE) -centro investigador de referencia que cuenta con el apoyo del Instituto Valenciano de Competitividad Empresarial (IVACE) de la Generalitat Valenciana- tiene en el almacenamiento energético y el desarrollo de nuevos materiales para el sector energético una de sus áreas de trabajo y es ahí donde ha llevado a cabo las investigaciones de eGRAF, que se encuentran en sus etapas finales.  

Los objetivos de este proyecto consistían en validar el empleo de materiales basados en grafeno para su aplicación en el campo de la energía, tanto en la construcción y desarrollo de nuevos dispositivos para generación de energía que actúen como sensores inteligentes, como en la fabricación de baterías de ion litio con mayores capacidades que los actuales que emplean grafito.

El equipo investigador de ITE, ha validado la incorporación de nanoplatelets de grafeno de pocas capas en la composición de electrodos para su uso cómo ánodos para baterías de ion litio, permitiendo de este modo un aumento de la capacidad específica de las baterías. Así mismo, se ha determinado la existencia de multitud de tipos de grafenos, con propiedades morfológicas diversas y con propiedades distintas que permiten modificar las propiedades de las baterías en términos de capacidad en función de su aplicación.

Por otro lado, se han desarrollado sensores basados en materiales grafénicos que pueden actuar como sensores de temperatura. El grafeno es un material con unas propiedades extraordinarias en términos de conductividad eléctrica, térmica, así como de resistencia mecánica que lo hacen muy interesante para desarrollar sensores económicos, con métodos de preparación sencillos y con elevada sensibilidad. La temperatura es una magnitud muy importante en las baterías, ya que su estado de salud y vida útil depende, en gran medida, de una buena gestión de los procesos de carga y descarga en función de la temperatura alcanzada para evitar sobrecalentamientos no deseados.

Múltiples aplicaciones e importantes beneficios

Con todo ello ha quedado demostrada la capacidad y versatilidad del grafeno, un super material que mejora la capacidad de los sistemas de almacenamiento energético de ion litio y que además puede actuar como sensor de multitud de tipos (químico, electroquímico, temperatura, presión, etc.) para diferentes aplicaciones y sectores.

En el caso de los sensores de temperatura basados en grafeno, su aplicación es muy interesante para muchos sectores industriales, puesto que, en cualquier industria, la temperatura es un parámetro que se determina en cualquier etapa de un proceso productivo, el almacenaje de materias primas o productos e incluso en el confort de los equipos de trabajo. Especialmente interesante es en el sector medioambiental para su monitorización o para dispositivos biomédicos e Internet of Things (IoT).

Los beneficios de que arrojan los resultados de eGRAF son de gran valor. Por un lado, reducción de costes a nivel de producción por el uso de técnicas sencillas y fácilmente escalables como son la deposición por spray o la impresión digital y reducción de costes por la eliminación de sensores de platino (un metal precioso) ampliamente usados en el sector industrial. También hay que tener en cuenta la reducción del impacto medioambiental al ser sensores más sostenibles por no hacer uso de metales preciosos. Además, gracias al procedimiento de fabricación por impresión digital tiene la capacidad de poder incorporar el sensor en la pieza o lugar de interés.

En almacenamiento de energía, el aumento de la capacidad de las baterías y, por ende, la reducción de su peso permite tener baterías más pequeñas, ligeras y, por tanto, una mayor satisfacción de los usuarios finales.

Desde ITE se continúa trabajando en la mejora de cada uno de los componentes que integran una batería para mejorar sus prestaciones globales. En concreto, el proyecto eGRAF está financiada a través de las ayudas Torres Quevedo (REF: PTQ-17-09497), se enmarca en el Programa Estatal de Promoción del Talento y su Empleabilidad del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades.

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