Els científics estudien alternatives de cara a generar electricitat en un futur

Calci, sodi i carboni: materials per a l'electricitat del futur

L'Institut de Ciència de Material de Barcelona, del CSIC, ha creat l'Ibacuo, un nou material superconductor

Gil Toll Actualitzat
TEMA:
Ciència

Al laboratori de l'Institut de Recerca en Materials del CSIC cal posar-se els guants per treballar en atmosfera controlada. És una de les moltes rutines especials que cal seguir per treballar en aquesta instal·lació de primer nivell científic que es troba al campus de la UAB.

Aquí s'investiga en alternatives a les bateries de liti, un mineral escàs i cada cop més car. Els materials que més prometen són el sodi, que es troba a l'aigua de mar, i el calci, que és el cinquè element més abundant a l'escorça terrestre, com ha destacat Rosa Palacín, investigadora ICMAB-CSIC, al programa Valor Afegit.

"Aquests materials són molt més abundants i es poden obtenir de forma més fàcil a la natura. El que és la fabricació de la bateria, al marge dels materials, no hauria de ser massa diferent."

Els últims mesos, en aquest laboratori s'ha estat treballant amb òxid de calci. Després de col·locar-ne una porció en un prototip de cel·la, es connecta a un simulador de bateria per fer la càrrega i descàrrega.

Les bateries que podrien fer servir aquests materials serien inicialment de petita dimensió, que necessiten uns processos més senzills. Les bateries per a cotxes elèctrics queden molt més lluny: "Les bateries pels vehicles elèctrics són molt grans, han de passar assajos de seguretat, de durada... No es desenvolupa d'avui a demà. Les bateries de sodi es poden desenvolupar per aplicacions més petites i, quan es puguin fer tots els assajos, es podran passar a altres aplicacions, potser a la xarxa elèctrica."

Arriba el moment de sotmetre la mostra d'òxid de calci a un procés de difracció per saber quines són les seves potencialitats energètiques.

Tant el sodi com el calci són materials que prometen una rendibilitat més gran que el liti, a més de ser més abundants i barats.

Al laboratori del CSIC asseguren que no hauria de ser un gran problema en una fàbrica de bateries substituir el liti pel sodi.

 

Tecnologia termoelèctrica

Al mateix institut Mariano Campoy demostra amb un sol gest el principi de la tecnologia termoelèctrica: posa la seva mà sobre un dispositiu que converteix l'escalfor del seu cos en una petita càrrega elèctrica que encén un llum de color verd.

"El cos humà és equivalent a una bombeta de 100 watts, tens una escalfor que si es pogués aprofitar podria alimentar petits dispositius. Seria difícil alimentar un telèfon mòbil, però es podria alimentar un petit sensor que mesuri constants vitals com el pols o la temperatura de forma natural."

Al laboratori es treballa en la recerca de materials que puguin convertir en electricitat les diferències de temperatura que es donen en la naturalesa o l'activitat humana.

Aquest grup del CSIC investiga en materials que siguin molt abundants i tan flexibles que es puguin arribar a imprimir. En aquest cas, es tracta de nanotubs de carboni, el quinzè element més present a la Terra.

Un complex procés de manipulació del material condueix a un prototip d'aparell que hauria de ser capaç de produir petits voltatges elèctrics.

Una de les aplicacions d'aquesta tecnologia s'està assajant al jardí de l'institut. Es tracta d'un sensor que es podrà alimentar de forma termoelèctrica per recollir informació com ara la temperatura o la humitat de l'entorn. La idea és que es pugui convertir en una eina per fer agricultura de precisió.

Per Campoy, una de les aplicacions seria el control de plagues "que estan relacionades amb la temperatura i la humitat locals". També es podria fer sevir pels viticultors "que fan servir el regadiu, que no són tots, seria per la gestió de l'aigua per zones".

A l'ordinador es reben les dades del sensor i es processen per obtenir els resultats. Durant els pròxims divuit mesos es treballarà en aquest projecte per demostrar la viabilitat de la tecnologia termoelèctrica al camp.

 

Superconductors a baix preu

El nitrogen líquid, a dos-cents graus sota zero, serveix per refredar el material superconductor que hi ha dins d'un petit vehicle i crear una oposició de camps magnètics que el fa levitar.

La levitació magnètica és una tecnologia coneguda des de fa dècades, però la seva aplicació pràctica depèn de l'evolució de la recerca en superconductors d'electricitat com la que es fa a l'Institut de Ciència de Materials de Barcelona. Ho explica Teresa Puig, investigadora ICMAB-CSIC:

"Els materials superconductors són els que per sota d'una certa temperatura no tenen pèrdues d'energia elèctrica. Hem de pensar que els materials actuals tenen una pèrdua d'energia del 10%."

En el laboratori es treballa amb una combinació d'itri, bari, coure i oxigen per aconseguir un nou material amb propietats de superconductor de l'electricitat.

L'itri és l'element més rar de tots, només es troba a Sud-amèrica i a la Xina, però se'n fa servir una petita proporció. El procés de treball és complex, però més barat que els utilitzats fins ara.

"Nosaltres el que hem fet és desenvolupar un procés de molt baix cost que utilitza solucions químiques i a la vegada un procés de creixement del material que és cent vegades més gran del que s'havia fet fins ara. Tot plegat fa que el procés sigui molt més competitiu per industrialitzar-lo, reduir el cost dels materials superconductors i entrar-los a les aplicacions."

La dissolució dels components pretén aconseguir un material sòlid però que alhora sigui flexible i lleuger.

El resultat final és una cinta que és capaç de transportar quatre-cents ampers per cada cent micres de material, unes dades que deixen el cable de coure en la prehistòria.

El nou material superconductor rep el nom d'Ibacuo, i ja hi ha tres empreses interessades a industrialitzar-lo. Una de Corea, una del Japó i una altra d'Alemanya. Ara per ara, les empreses catalanes no tenen ni la mida ni les capacitats per desenvolupar aquests avenços científics.

ARXIVAT A:
Ciència Tecnologia
Anar al contingut