Mayor capacidad en un menor tamaño y peso. Esos son tres objetivos que se marca el programa eGraf para mejorar las baterías. Y el aliado para conseguirlo es el grafeno.
La preocupación por el almacenamiento energético es una línea con cada vez mayor prioridad. De hecho, desde el Instituto Tecnológico de la Energía se encargan de remarcar la importancia de este para aumentar el consumo de energías sostenibles. De ahí, señalan como impulsores de este proyecto, que el desarrollo de sistemas para ello y de redes eléctricas sostenibles tanto para uso industrial como doméstico concentran gran parte de los esfuerzos de los equipos.
¿Qué se pretendía con eGraf? Plantear las posibilidades de trabajo con nuevos materiales. Ahora, en sus etapas finales, destacan las capacidades logradas con este programa. En su inicio, buscaron la validación de materiales basados en grafeno para su aplicación en la construcción y desarrollo de nuevos dispositivos para generación de energía y que pudiera relevar el grafito en la fabricación de baterías de ion litio con mayores capacidades.
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En esta fase, el ITE señala que han conseguido validar la incorporación de nanoplatelets de grafeno de pocas capas en la composición de electrodos. Estos se usarían como ánodos para baterías de ion litio lo que permitiría un aumento de la capacidad específica de las baterías. Por otro lado, se han desarrollado sensores basados en materiales grafénicos que pueden actuar como sensores de temperatura.
Las posibilidades del grafeno
A eso añaden que en sus investigaciones se ha determinado la existencia de multitud de tipos de grafenos, con propiedades morfológicas diversas y con propiedades distintas. Estos permiten modificar las propiedades de las baterías en términos de capacidad en función de su aplicación.
El interés por el grafeno va vinculado al bajo coste que tendría su obtención y las que definen como propiedades extraordinarias en términos de conductividad eléctrica, térmica y de resistencia mecánica. Estas tres áreas lo hacen muy interesante para desarrollar sensores económicos, con métodos de preparación sencillos y con elevada sensibilidad.
Y aquí remarcan desde el ITE lo que significa lograr estas posibilidades con el grafeno. La temperatura es una magnitud muy importante en las baterías. De hecho, su estado de salud y vida útil depende, en gran medida, de una buena gestión de los procesos de carga y descarga en los que se eviten sobrecalentamientos no deseados que las perjudicarían.
La investigación de eGraf se apoya en los trabajos que demuestran la capacidad y versatilidad del grafeno. Considerado como un súper material, puede mejorar la capacidad de los sistemas de almacenamiento energético de ion litio. Y, además, puede actuar como sensor de multitud de tipos (químico, electroquímico, temperatura o presión) para diferentes aplicaciones y sectores.
Sensores de temperatura
Las propiedades térmicas del grafeno, recalcan desde el ITE, lo convierten en una base muy interesante para sensores de temperatura basados en él. Como explican, en muchos sectores industriales este es un parámetro que se determina en cualquier etapa de un proceso productivo. Ya sea para almacenar 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 y el internet de las cosas.
Los beneficios 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. Aquí ponen de ejemplo la deposición por espray o la impresión digital. Por otro, que permite reducir costes al eliminar los sensores de un metal precioso como el platino, que son ampliamente usados en el sector industrial. Y eso lleva aparejado que se reduce el impacto medioambiental al ser sensores más sostenibles por no hacer uso de estos 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.
