Jorge Carlos Fernández Francés

Un equipo de investigadores del Technion – Instituto de Tecnología de Israel ha desarrollado una prueba de concepto para una nueva batería recargable de silicio (Si), así como su diseño y arquitectura que permite que el Si se descargue y cargue de forma reversible, escribe Technion en apresione soltar.

Dirigido por el profesor Yair Ein-Eli de la Facultad de Ciencia e Ingeniería de Materiales, el equipo demostró a través de trabajos experimentales sistemáticos del estudiante graduado Alon Epstein y estudios teóricos del Dr. Igor Baskin, que el Si se disuelve durante el proceso de descarga de la batería y al cargar, se deposita Si elemental. Se lograron varios ciclos de descarga-carga, utilizando ánodos de oblea de Si tipo n fuertemente dopados y electrolitos líquidos iónicos basados ​​en híbridos especialmente diseñados, adaptados con haluros (bromo y yodo), que funcionan como cátodos de conversión.

Este avance podría allanar el camino hacia un enriquecimiento de las tecnologías de baterías disponibles en el mercado de almacenamiento de energía, con la tecnología potencialmente aliviando el estrés en el mercado en constante crecimiento y atendiendo la creciente demanda de baterías recargables.

Desarrollos que conducen a este gran avance
El aumento de la demanda de fuentes de energía sostenibles llevó a la comunidad científica a centrarse en la investigación de baterías capaces de almacenar energía de red a gran escala de una manera manejable y fiable. Además, se espera que la creciente demanda de la industria de los vehículos eléctricos, que se basa principalmente en la tecnología actual de baterías de iones de litio (LIB), ejerza presión sobre la producción actual de litio y la desvíe del uso más generalizado en la electrónica de consumo portátil. Actualmente, ninguna tecnología ha demostrado ser lo suficientemente competitiva como para desplazar a las LIB. Los metales y elementos capaces de entregar multielectrones durante su proceso de oxidación han sido el foco de atención de la comunidad investigadora durante mucho tiempo debido a sus altas densidades de energía específica asociadas.

El magnesio, el calcio, el aluminio y el zinc recibieron mucha atención como posibles materiales anódicos con diversos niveles de progreso; sin embargo, ninguno ha logrado revolucionar la industria del almacenamiento de energía más allá de las LIB, ya que todos estos sistemas sufren de un rendimiento cinético deficiente a la falta de estabilidad de la celda y, por lo tanto, queda mucho por explorar. El silicio (Si), como el segundo elemento más abundante en la corteza terrestre (después del oxígeno), quedó relativamente inexplorado a pesar de una alta densidad de energía de 8,4 kWh kg-1 a la par con Li metálico 11,2 kWh kg-1; El Si posee pasivación de superficie estable, baja conductividad (dependiendo de los niveles de dopaje) y, hasta ahora, no se ha informado de una química de celda recargable establecida que comprenda Si elemental como ánodo activo, fuera del ánodo de aleación LIB.

En la última década, varias publicaciones (iniciadas originalmente en 2009 por el Prof. Ein-Eli) informaron sobre la incorporación de ánodos activos de Si en diseños de baterías de aire primarias no recargables. Por lo tanto, a pesar de su gran abundancia y facilidad de producción, la posibilidad de usar Si como un ánodo recargable multivalente activo nunca se exploró, hasta el reciente avance del equip

Las baterías son la parte más costosa de los vehículos eléctricos (VE). Su rango es la principal preocupación apremiante para aquellos que están considerando comprar un EV. En consecuencia, poder monitorear su estado y protegerlos puede mejorar la seguridad. Para asegurarse de que el rango de manejo no disminuya con el tiempo, las nuevas tecnologías ahora pueden verificar el estado de la batería. Tales desarrollos pueden tener un impacto no solo en la vida útil de las baterías, sino también en el diseño de la próxima generación de baterías.

Continental está lanzando dos sensores para baterías EV: el Módulo de detección de corriente(CSM), y el Detección de impacto de batería(LICITACIÓN). Ambos brindan información crítica al sistema de administración de la batería, lo que ayuda a proteger y optimizar el funcionamiento del módulo de energía.

La empresa alemana mantiene un estrecho contacto con los fabricantes de automóviles. La necesidad de nuevos sensores para monitorear la vida útil de la batería culminó en dos nuevos módulos que abordan esa necesidad. Basándose en su experiencia con el diseño de sensores, como los de las bolsas de aire o las baterías de plomo-ácido, la creación de nuevos tipos fue un proceso continuo.

“Tenemos diferentes secciones que diseñan seguridad pasiva y seguridad de los ocupantes, por mencionar algunas, por lo que fue fácil adaptar estos conceptos a otras aplicaciones”, explica Jürgen Maier, quien es parte del grupo que trabajó en el BID. ¿Cómo ayudan estos dos nuevos sensores a controlar las baterías de los vehículos eléctricos?

Precisión mejorada del estado de la batería
Para garantizar una cierta cantidad de autonomía, las baterías almacenan una cierta cantidad de energía. Al usarlos, especialmente durante la carga rápida, tienden a calentarse. Este tipo de sobreesfuerzo puede afectar tanto a la vida útil de la batería como a la seguridad de los pasajeros, por lo que se necesita un sistema para controlar la temperatura dentro de un determinado gradiente.

El módulo CSM puede medir la temperatura y la corriente real, que luego se envía al sistema de gestión de la batería, que supervisa de forma fiable la autonomía. Todas las mediciones ayudan a optimizar la eficiencia de la carga y, al mismo tiempo, detectan posibles fallos de funcionamiento, que podrían provocar un incendio.

“Si la batería falla, debe apagarla de inmediato. Los sensores que diseñamos pueden medir picos de corriente de hasta 2000 amperios”, explica Horst Gering, gerente de programa en el departamento de seguridad pasiva y sensórica de Continental. “Además de eso, el hecho de que medimos la corriente de la batería a través de dos canales, el derivador y los elementos de la sala , garantiza que haya redundancia y por lo tanto un mayor nivel de seguridad.”

Detección de daños en la batería
Esto se debe a dos razones: su peso contribuye a un centro de gravedad bajo y las celdas están protegidas por la estructura del vehículo. Sin embargo, esta solución no evita que el paquete de baterías sufra golpes debajo del tren de rodaje. Para abordar este problema, las empresas automotrices protegen el paquete de baterías con una cubierta de metal.

Continental les ofrece un nuevo concepto. Después de realizar pruebas con una cubierta de plástico y un tubo de nueve metros de largo, con dos sensores de presión, pudieron proporcionar información sobre los golpes del tren de rodaje. “El BID es capaz de detectar el nivel de impacto y su posición, gracias a sus dos sensores de presión. Luego, la información se envía al sistema de administración de la batería, tguch podría potencialmente apagar el automóvil”, agrega Maier.

Según el ingeniero, esto no es nada nuevo. “Los sistemas de detección de impactos de pasajeros en los parachoques de los automóviles usan los mismos sensores”, agrega. En otras palabras, todo comenzó como una prueba para ver si dicha tecnología también podía funcionar con baterías. Una vez que vieron los prometedores resultados, los ingenieros realizaron pruebas con una cubierta de plástico, que reduce el peso del vehículo y, por lo tanto, mejora la eficiencia, sin sacrificar la robustez que puede ofrecer el metal.

La electrificación llega con nuevos requerimientos técnicos
El CSM y el BID son solo algunos ejemplos de las nuevas tecnologías que utilizarán los automóviles en los próximos años. Dada la prohibición de la UE de los automóviles que funcionan con combustibles fósiles para 2035, la electrificación debe acelerarse. En consecuencia, los fabricantes de automóviles y baterías buscan nuevas soluciones que les permitan obtener la mayor precisión de datos posible.

“Eso es lo que piden porque ese tipo de precisión puede ayudar a hacer mejores estimaciones del estado de carga de la batería. Al principio, se necesita una carga rápida, pero tan pronto como la batería está llena al ochenta por ciento, es necesario reducir la corriente”, enfatiza Gering. Si no lo reduce entonces, la batería se sobrecargará, lo que disminuirá su vida útil y aumentará los riesgos de seguridad.

Según Gering, hay más que eso. “Además de garantizar el kilometraje previsto y la durabilidad de un producto, este tipo de desarrollo de sensores también podría tener implicaciones en el diseño de celdas de batería de combustible más compactas”.

Desde la perspectiva de Maier, una segunda versión del BID definitivamente mejoraría los niveles de seguridad. “Para una mejor detección de impactos, las mejoras en los sensores de aceleración podrían ayudar a explicar un diagnóstico de colisión con más detalle. Además, continuará la investigación de materiales para reducir el peso, tanto en términos de placa protectora como de marco”.

La producción del CSM comenzará a finales de año. El BID no estará en el mercado hasta dentro de algunos años. Seguro que también llegarán mejores baterías, gracias a la información que pueden proporcionar los sensores.

Vattenfall quiere permitir que las turbinas eólicas y los automóviles eléctricos se comuniquen entre sí sobre la energía eólica disponible y la demanda de carga para evitar la congestión de la red. El creciente número de fuentes de energía flexibles, como la eólica y la solar, junto con el enorme crecimiento del transporte eléctrico, amenazan con sobrecargar la red eléctrica. Esto se puede evitar mediante una combinación más inteligente de la oferta y la demanda. Para esto, Vattenfall tiene como objetivo lanzar un proyecto piloto de ‘carga inteligente’ utilizando energía eólica de la nueva construcción.Hollandse Kust OesteGranja eólica.

Si el proyecto piloto tiene éxito, Vattenfall quiere cooperar con los otorgantes de concesiones actuales y futuros, como las provincias de Brabante Septentrional, Limburgo, Gelderland y Overijssel, para ver cómo los conocimientos adquiridos también se pueden aplicar allí, así lo indica Vattenfall en un comunicado de prensa. . 

Carga inteligente
En primer lugar, debe haber una coincidencia entre la oferta y la demanda de energía (sostenible). En la actualidad, la carga es mayoritariamente ‘no controlada’: un vehículo eléctrico se enchufa en una estación de carga e inmediatamente se carga a la máxima potencia una vez que se conecta a la red. La carga inteligente permitirá controlar el tiempo y la velocidad a la que se cargan los vehículos eléctricos. El coche se comunica directamente con la estación de carga para declarar cuánta energía necesita y cuándo.

Al mejorar esta comunicación entre el automóvil eléctrico y la estación de carga, Vattenfall quiere asegurarse de que la capacidad de la red eléctrica coincida con la demanda de carga del automóvil y otros automóviles conectados a las estaciones de carga. Esto también evita la necesidad de usar una tarjeta de carga para la comunicación entre el automóvil y la estación de carga. La función de tarjeta de carga está incorporada en el automóvil como una especie de «acuerdo de energía» digital que envía información a la estación de carga.

Prueba de innovación con el parque eólico Hollandse West Kust
El siguiente paso en la carga inteligente es tener en cuenta el suministro de energía eólica. Por lo tanto, una prueba de innovación a gran escala para la carga inteligente con 200 a 400 estaciones de carga existentes es parte de la oferta de Vattenfall para el parque eólico marino Hollandse Kust West (HKW). Las estaciones de carga se modificarán de acuerdo con el innovador estándar de comunicación de estaciones de carga (ISO 15118), que permite que los automóviles sean controlados por estaciones de carga, teniendo en cuenta la cantidad de electricidad que genera HKW.

Cuando hay un gran suministro de energía eólica del parque eólico marino, los automóviles se pueden cargar más rápido. Cuando haya menos viento, la carga se distribuirá a lo largo del día. El algoritmo de control también puede garantizar que la carga se realice principalmente cuando el precio de mercado sea favorable, lo que hace que la conducción eléctrica sea aún más rentable. Esto contribuye a un buen equilibrio de la red sin perder de vista los intereses de los conductores de vehículos eléctricos.

Equipo de estudiantes de TU Eindhoven TU/ecomotora ha desarrollado un turismo eléctrico sostenible que captura más dióxido de carbono (CO₂) del que emite durante la conducción. Un prototipo llamado Zem purifica el aire a través de un filtro especial. Al almacenar el CO₂ capturado y luego desecharlo, Zem puede contribuir a reducir el calentamiento global. Los estudiantes continuarán mejorando el vehículo en los próximos años, con el objetivo de hacerlo neutral en carbono durante todo su ciclo de vida y, finalmente, salir a la carretera.

El sector del transporte es uno de los principales contaminadores, productor aproximadamente una cuarta parte de las emisiones totales de carbono de la UE hace unos años. Los automóviles de pasajeros son responsables de más del 60 por ciento de estas emisiones. Para reducir estas emisiones, 35 estudiantes diseñaron, desarrollaron y construyeron un automóvil que produce menos o ninguna emisión tanto durante la producción como en la carretera. Además, el equipo se esfuerza por lograr una reutilización óptima de los materiales en el futuro.

Gran escala
El automóvil puede capturar 2 kilogramos de CO₂ a través de un filtro especial en 20,000 millas de viaje por año. Esto significa que diez automóviles pueden almacenar tanto dióxido de carbono como un árbol promedio. El equipo argumenta que eso puede no parecer mucho, pero la recompensa general es significativa si se implementara pronto a gran escala en cada automóvil de pasajeros. Después de todo, hay más de un mil millones automóviles de pasajeros que circulan por el mundo, que podrían capturar CO₂ neto en lugar de emitirlo.

El filtro a través del cual fluye el aire exterior es único: los estudiantes están en proceso de solicitar una patente para esta innovación. “Realmente sigue siendo una prueba de concepto, pero ya podemos ver que podremos aumentar la capacidad del filtro en los próximos años. La captura de CO₂ es un requisito previo para compensar las emisiones durante la producción y el reciclaje”, explica Louise de Laat, directora del equipo. TU/ecomotive está pensando en un futuro en el que el filtro completo se pueda vaciar fácilmente a través de la estación de carga cuando el automóvil se está cargando. Actualmente, el automóvil puede conducir 320 kilómetros antes de que el filtro esté lleno.

CO₂-Neutro
Se puede utilizar un análisis del ciclo de vida con el software SimaPro para determinar hasta qué punto el ciclo de vida del vehículo, desde la construcción hasta el uso y la vida útil, es CO₂ neutral. Varias innovaciones contribuyen a este objetivo. Considere las técnicas de impresión 3D utilizadas por los estudiantes. El monocasco y los paneles de la carrocería se fabrican mediante impresión 3D, por lo que casi no se generan residuos. Además, el equipo de estudiantes imprime plásticos circulares que se pueden triturar y reutilizar para otros proyectos.

El vehículo de cuatro ruedas eléctrico y sostenible tiene un aspecto deportivo. Por una buena razón, dicen los estudiantes, a la industria automotriz le espera un desafío deportivo. Después de todo, el transporte por carretera debe volverse mucho más sostenible. Nikki Okkels, gerente de relaciones externas de TU/ecomotive: “Queremos hacerle cosquillas a la industria mostrando lo que ya es posible. Y trabajando juntos. Si 35 estudiantes pueden diseñar, desarrollar y construir un automóvil casi neutro en carbono en un año, entonces también hay oportunidades y posibilidades para la industria”.

Okkels: “Hacemos un llamado a la industria para que acepte el desafío y, por supuesto, estamos felices de pensar junto con ellos. Todavía no hemos terminado de desarrollar y queremos dar grandes pasos en los próximos años. Invitamos cordialmente a los fabricantes de automóviles a que vengan y echen un vistazo”.

Los ingenieros ambientales se están enfocando en la contaminación del transporte al mejorar la tecnología de baterías de vehículos eléctricos (EV). La industria de los vehículos eléctricos se está expandiendo a medida que más políticos con conciencia ecológica asumen el cargo. Por ejemplo, la administración Biden-Harris desarrolló un objetivo de reducción de emisiones al expandir las flotas públicas de vehículos eléctricos.

Los objetivos de expansión de EV preocupan a muchos ambientalistas que predicen problemas relacionados con los desechos sólidos municipales (MSW). Los ingenieros están trabajando para minimizar los RSU de las baterías de iones de litio mejorando la capacidad de las baterías de los automóviles eléctricos. Pueden disminuir la contaminación al expandir la vida útil de la batería del automóvil eléctrico e impulsar la industria.

Desafíos con la tecnología actual de baterías para vehículos eléctricos
El desafío ambiental más importante con los vehículos eléctricos son los materiales de sus baterías. La mayoría de los vehículos eléctricos dependen de baterías de iones de litio para almacenar electricidad y ampliar su alcance. Los ecologistas descubrieron diferentes formas de degradación ambiental asociadas con la extracción de litio y la fabricación de baterías.

Los residentes cerca del río Liqi descubrieron cadáveres de animales y peces muertos a lo largo de la orilla del río, lo que alertó a los profesionales de la minería de una fuga tóxica de la mina Ganzizhou Rongda. Los contaminantes del subsuelo pueden contaminar los ecosistemas locales que rodean las minas y dañar la biodiversidad.

La buena noticia es que las innovaciones están impulsando cambios que podrían mejorar la tecnología de las baterías de vehículos eléctricos. Aquí hay seis de ellos.

1. Baterías de tungsteno de litio NanoBolt
Los ingenieros ambientales están mejorando la duración de la batería de los autos eléctricos y los rangos de viaje mediante el avance de la tecnología de litio. Un equipo de ingenieros de vehículos eléctricos desarrolló baterías NanoBolt para reducir la demanda de carga y mejorar el almacenamiento de energía. Los profesionales desarrollaron la tecnología con tungsteno y nanotubos de carbono multicapa.

La estructura en forma de red de estas baterías expande la superficie a la que se adhieren los iones, lo que aumenta la velocidad de carga. Las baterías NanoBolt también almacenan más electricidad que las convencionales, lo que aumenta la autonomía de un vehículo eléctrico.

Los conductores también pueden mejorar la vida útil de la batería de su automóvil eléctrico al mantener sus vehículos eléctricos frescos. La gestión térmica puede ampliar significativamente la longevidad de una batería . Las personas pueden mantener sus vehículos frescos estacionándolos en garajes y evitando la luz solar directa prolongada.

2. Baterías de óxido de manganeso y zinc
Otro invento de la tecnología de baterías para vehículos eléctricos se basa en el óxido de manganeso de zinc. Los investigadores descubrieron las reacciones del óxido de manganeso y zinc dentro de las baterías convencionales e identificaron sus propiedades expansivas de almacenamiento . Los ingenieros encontraron una manera de optimizar la respuesta y aumentar la densidad de energía de las baterías de manera rentable.

La tecnología de baterías de automóviles EV también puede mejorar la industria al expandir las capacidades de almacenamiento de energía a gran escala. Algunas empresas planean aumentar la sostenibilidad del transporte alimentando estaciones de carga con energía renovable. Los profesionales pueden usar baterías de óxido de manganeso y zinc para almacenar cantidades significativas de electricidad libre de emisiones.

3. Baterías de electrolito de organosilicio
Otra opción que impulsa el cambio se basa en electrolitos de organosilicio. A algunos ecologistas les preocupa que las baterías de los vehículos eléctricos se incendien o exploten en los vehículos. Las preocupaciones ecológicas también se aplican a los procesos de descomposición de las baterías en los vertederos.

Las baterías de iones de litio liberan gas a través del proceso de descomposición del electrolito , lo que aumenta su inflamabilidad. Los ingenieros crearon solventes de organosilicio para la producción y eliminación segura de baterías. También pueden diseñar electrolitos para expandir el mercado de iones de litio.

4. Baterías de electrolito de gel de nanocables dorados
La batería de electrolito de gel de nanocables de oro es un avance prometedor. Los ingenieros ambientales están desafiando la inflamabilidad y la sostenibilidad del ciclo de vida de las baterías EV utilizando la nueva tecnología. Los electrolitos en gel pueden mejorar la seguridad de las baterías de vehículos eléctricos al proteger los nanocables de oro y el dióxido de manganeso.

El aditivo de gel extiende significativamente la vida útil de la batería. Las baterías de electrolito de gel de nanocables de oro superan las 100.000 cargas . El aumento de la vida útil de la batería del automóvil eléctrico con electrolitos en gel puede reducir los RSU de los vehículos eléctricos.

También protege los ecosistemas locales al mantener el litio fuera de los vertederos. La reducción de la contaminación de las baterías en los vertederos evita la escorrentía de aguas pluviales contaminadas. Ampliar la longevidad de las baterías de los vehículos eléctricos también reduce la demanda de minería de litio.

5. Baterías TankTwo String Cell
Los ingenieros ambientales también están impulsando la industria de los vehículos eléctricos al minimizar las barreras de carga. Los eco consumidores buscan vehículos eléctricos asequibles con grandes autonomías para satisfacer sus necesidades de transporte. Los ingenieros de TankTwo desarrollaron una tecnología de mejora de la batería para ampliar la capacidad de la batería del coche eléctrico.

La tecnología de la batería contiene una cadena de celdas pequeñas, organizadas e independientes. Cada celda tiene una carcasa de plástico cubierta con materiales conductores para promover procesos eficientes de transferencia de energía. La carga de las baterías de celdas de cadena TankTwo tarda menos de tres minutos .

Las tecnologías de carga TankTwo intercambian celdas en lugar de recargar las agotadas. Un sistema similar al vacío elimina las celdas descargadas y agrega otras nuevas a la cadena. La velocidad de carga rápida y la dependencia mínima de los iones de litio pueden mejorar el sector de los vehículos eléctricos.

6. Baterías de celdas de combustible de hidrógeno
Los ingenieros están desarrollando vehículos de pila de combustible para combatir las emisiones derivadas de la gasolina. Las pilas de combustible de hidrógeno son significativamente más eficientes que las baterías de iones de litio.

Las pilas de combustible son más ligeras que las baterías convencionales, lo que amplía la autonomía de un vehículo eléctrico. El hidrógeno alimenta las baterías de celdas de combustible durante todo el proceso de transporte. Los vehículos de pila de combustible también contienen paquetes de baterías de alto voltaje, que amplían su autonomía.

El avance de la batería a base de hidrógeno es más sostenible que otras baterías de automóviles y puede eliminar la dependencia de un vehículo de los combustibles fósiles. Algunos vehículos eléctricos producen emisiones indirectas de gases de efecto invernadero cuando utilizan fuentes de carga no sostenibles.

Alrededor del 63,3 % del suministro eléctrico mundial proviene de combustibles fósiles, y cargar un vehículo eléctrico con electricidad derivada de combustibles fósiles provoca emisiones indirectas. El hidrógeno solo emite agua mientras se cargan los vehículos con celdas de combustible.

Beneficios de expandir la vida útil de la batería del automóvil eléctrico
Los ingenieros medioambientales están ampliando la duración de la batería de los coches eléctricos para proteger el ecosistema global. El sector del transporte produce alrededor de una quinta parte de las emisiones de gases de efecto invernadero , y esta contaminación atmosférica promueve el cambio climático e interfiere con la estabilidad del ecosistema.

Las emisiones de los tubos de escape también afectan negativamente la salud y el bienestar de las personas. Los residentes en regiones con altas emisiones experimentan mayores riesgos de cáncer de pulmón , asma y otras afecciones respiratorias. También son más propensos a sufrir ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares.

Invertir en camiones eléctricos, vehículos de pasajeros, autobuses y otras formas de transporte puede mejorar significativamente las condiciones ambientales. Las personas pueden experimentar menos problemas de salud al reemplazar los automóviles que funcionan con gasolina por vehículos eléctricos. La sociedad también puede conservar la biodiversidad al reducir la contaminación del aire.

Otro beneficio de expandir la industria de los vehículos eléctricos y la duración de la batería es minimizar los RSU. El reciclaje de baterías de vehículos eléctricos y otros componentes de vehículos puede promover una economía circular, que se basa en bienes infinitamente reutilizables para cerrar la brecha entre la minería y la fabricación.

Aumentar la capacidad de la batería del automóvil eléctrico vale la pena
La principal preocupación con los vehículos eléctricos modernos es su baja tasa de reciclabilidad de la batería. Los ingenieros ambientales están mejorando los procesos de reciclaje de litio para minimizar el MWS y la escorrentía tóxica. Las personas pueden invertir en vehículos eléctricos hoy y acceder a opciones de fin de vida más sostenibles que los propietarios actuales.

La industria de los vehículos eléctricos se está expandiendo rápidamente y ofrece nuevas soluciones sostenibles, y los conductores pueden cambiar sus baterías de iones de litio por alternativas de bajo impacto para mejorar su sostenibilidad. La actualización de piezas de vehículos puede ayudar a las personas a lograr opciones de transporte de bajas emisiones.

Los investigadores han creado una forma barata, fácil y eficiente en energía para capturar el dióxido de carbono de las chimeneas.

Usaron un polímero económico llamado melamina, el principal componente de Formica.

El nuevo trabajo es un objetivo clave para los Estados Unidos y otras naciones en su intento de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.

El proceso para sintetizar el material de melamina, publicado esta semana en la revista Science Advances , podría reducirse potencialmente para capturar las emisiones de los gases de escape de los vehículos u otras fuentes móviles de dióxido de carbono.

El dióxido de carbono de la quema de combustibles fósiles representa aproximadamente el 75% de todos los gases de efecto invernadero producidos en los EE. UU.

El nuevo material es fácil de fabricar y requiere principalmente polvo de melamina listo para usar, que hoy cuesta alrededor de $ 40 por tonelada, junto con formaldehído y ácido cianúrico, un químico que, entre otros usos, se agrega con cloro a las piscinas.

“Queríamos pensar en un material de captura de carbono que se derivara de fuentes que fueran realmente baratas y fáciles de conseguir. Entonces, decidimos comenzar con la melamina”, dice Jeffrey Reimer, profesor de la escuela de posgrado en el departamento de ingeniería química y biomolecular de la Universidad de California, Berkeley, y uno de los autores correspondientes del artículo.

Manera más barata de capturar carbono
La llamada red porosa de melamina captura el dióxido de carbono con una eficiencia comparable a los primeros resultados de otro material relativamente reciente para la captura de carbono, estructuras orgánicas metálicas o MOF. Los investigadores crearon el primer MOF de captura de carbono de este tipo en 2015, y las versiones posteriores han demostrado ser aún más eficientes para eliminar el dióxido de carbono de los gases de combustión, como los de una central eléctrica de carbón.

Pero Haiyan Mao, becario postdoctoral de UC Berkeley y primer autor del artículo, dice que los materiales a base de melamina usan ingredientes mucho más baratos, son más fáciles de fabricar y son más eficientes energéticamente que la mayoría de los MOF. El bajo costo de la melamina porosa significa que el material podría implementarse ampliamente.

“En este estudio, nos enfocamos en el diseño de materiales más baratos para la captura y el almacenamiento y en dilucidar el mecanismo de interacción entre el CO2 y el material”, dice Mao.

“Este trabajo crea un método de industrialización general hacia la captura sostenible de CO2 utilizando redes porosas. Esperamos poder diseñar un accesorio futuro para capturar los gases de escape de los automóviles, o tal vez un accesorio para un edificio, o incluso un revestimiento en la superficie de los muebles”.

Si bien eliminar la quema de combustibles fósiles es esencial para detener el cambio climático, una importante estrategia provisional es capturar las emisiones de dióxido de carbono, el principal gas de efecto invernadero, y almacenar el gas bajo tierra o convertir el CO2 en productos utilizables. El Departamento de Energía de EE. UU. ya ha anunciado proyectos por un total de 3180 millones de dólares para impulsar tecnologías avanzadas y comercialmente escalables para la captura, utilización y secuestro de carbono (CCUS) a fin de alcanzar un ambicioso objetivo de eficiencia de captura de CO2 de gases de combustión del 90 %.

El objetivo final de EE. UU. es cero emisiones netas de carbono para 2050.

Pero la captura de carbono está lejos de ser comercialmente viable. Actualmente, la mejor técnica consiste en canalizar los gases de combustión a través de aminas líquidas, que se unen al CO2. Pero esto requiere grandes cantidades de energía para liberar el dióxido de carbono una vez que se une a las aminas, de modo que pueda concentrarse y almacenarse bajo tierra. La mezcla de aminas debe calentarse entre 120 y 150 grados Celsius (250-300 grados Fahrenheit) para regenerar el CO2.

Por el contrario, la red porosa de melamina con DETA y modificación con ácido cianúrico captura CO2 a unos 40 grados centígrados, ligeramente por encima de la temperatura ambiente, y lo libera a 80 grados centígrados, por debajo del punto de ebullición del agua. El ahorro de energía proviene de no tener que calentar la sustancia a altas temperaturas.

En su trabajo, los investigadores se centraron en el polímero común de melamina, que se utiliza no solo en la fórmica, sino también en vajillas y utensilios económicos, revestimientos industriales y otros plásticos. El tratamiento del polvo de melamina con formaldehído, que los investigadores hicieron en cantidades de kilogramos, crea poros a nanoescala en la melamina que los investigadores pensaron que absorbería el CO2.

Mao dice que las pruebas confirmaron que la melamina tratada con formaldehído absorbía un poco el CO2, pero la adsorción podría mejorarse mucho agregando otro químico que contiene amina, DETA (dietilentriamina), para unir el CO2. Posteriormente, ella y sus colegas descubrieron que agregar ácido cianúrico durante la reacción de polimerización aumentaba drásticamente el tamaño de los poros y mejoraba radicalmente la eficiencia de captura de CO2: casi todo el dióxido de carbono en una mezcla de gases de combustión simulada se absorbía en aproximadamente 3 minutos.

La adición de ácido cianúrico también permitió que el material se usara una y otra vez.

Mao y sus colegas realizaron estudios de resonancia magnética nuclear (RMN) de estado sólido para comprender cómo interactuaban el ácido cianúrico y el DETA para hacer que la captura de carbono fuera tan eficiente. Los estudios demostraron que el ácido cianúrico forma fuertes enlaces de hidrógeno con la red de melamina que ayuda a estabilizar el DETA, evitando que se filtre fuera de los poros de la melamina durante ciclos repetidos de captura y regeneración de carbono.

“Lo que Haiyan y sus colegas pudieron demostrar con estas técnicas elegantes es exactamente cómo se entremezclan estos grupos, cómo reacciona exactamente el CO2 con ellos y que, en presencia de este ácido cianúrico que abre los poros, ella puede activar y desactivar el CO2 en muchos ciclos. veces con una capacidad que es bastante buena”, dice Reimer.

“Y la velocidad a la que se adsorbe el CO2 es bastante rápida, en relación con otros materiales. Por lo tanto, se han cumplido todos los aspectos prácticos a escala de laboratorio de este material para la captura de CO2, y es increíblemente barato y fácil de fabricar”.

“Utilizando técnicas de resonancia magnética nuclear de estado sólido, dilucidamos sistemáticamente con detalles atómicos sin precedentes el mecanismo de reacción de las redes amorfas con el CO2”, dice Mao.

“Para la comunidad de energía y medio ambiente, este trabajo crea una familia de redes de estado sólido de alto rendimiento junto con una comprensión profunda de los mecanismos, pero también fomenta la evolución de la investigación de materiales porosos desde métodos de prueba y error hasta métodos racionales paso a paso. -Modulación a nivel atómico, paso a paso.

Los investigadores continúan ajustando el tamaño de los poros y los grupos de aminas para mejorar la eficiencia de captura de carbono de las redes porosas de melamina mientras mantienen la eficiencia energética. Esto implica el uso de una técnica llamada química combinatoria dinámica para variar las proporciones de los ingredientes para lograr una captura de CO2 efectiva, escalable, reciclable y de alta capacidad.

Este Jeep fue una estrella de la presentación «Dare Forward 2030» de Stellantis a principios de este año. Fue uno de los pocos autos que se escabulló durante la conferencia de prensa en la que Carlos Tavares ilustró cómo sería el futuro de la compañía. Es uno electrificado en el que participarán todas las marcas de Stellantis, incluido Jeep.

Es ese Jeep que está en una nueva tanda de fotos espía. Lucen el crossover sin camuflaje , dejando al descubierto lo que se conoce como el “baby Renegade”.

Todo Jeep
Si bien lo llamamos el «bebé renegado», apenas parece parecerse a él. El crossover recibe un estilo único, renunciando a la forma cuadrada del Renegade por un estilo más suave en la parte trasera similar al del Compass. Sin embargo, todas las características típicas de Jeep están ahí, comenzando con la icónica parrilla que adopta un nuevo estilo. Pero en lugar de siete ranuras, la parrilla presenta siete anillos cerrados porque el nuevo Jeep es un EV.

Será el primer Jeep puramente eléctrico especialmente diseñado. No ha habido confirmación oficial, pero el nuevo Jeep debería viajar en la plataforma e-CMP de PSA Group. El nuevo Jeep daría lugar a modelos similares en Alfa Romeo y Fiat. Stellantis construirá los tres en su planta polaca en Tychy.
Esta es una verdadera revolución para Jeep y ayudará a la marca a expandirse a más segmentos de mercado con un tren motriz completamente nuevo. Los vehículos eléctricos sustituirán a los coches clásicos de gasolina en toda la gama de Jeep, incluido el Wrangler.
Los detalles
Por supuesto, las fotos no facilitan la estimación del tamaño exacto del nuevo Jeep SUV. Se espera que mida alrededor de 4,10 a 4,15 metros (161,4 a 163,3 pulgadas) de largo. Es más pequeño que el Renegade de 4,23 metros de largo (166,6 pulgadas de largo) y ayudará a evitar que uno canibalice las ventas del otro.

El nuevo Jeep debe ser asequible. Existe la posibilidad de que Jeep ofrezca el nuevo modelo con un motor de gasolina puro o una configuración híbrida. Sin embargo, esto es especulación, y tendremos que esperar a la presentación oficial para obtener una respuesta definitiva.