Toyota apuesta por la recarga inalámbrica de los vehículos eléctricos

Gracias a la colaboración que acaban de iniciar la empresa estadounidense WiTricity y Toyota, la marca de coches pretende impulsar el uso generalizado de sistemas inalámbricos de recarga de automóviles. La empresa utiliza el sistema de resonancia para conseguir recargar las baterías.

Básicamente existen dos tipos de recarga inalámbrica, la electromagnética, que sí requiere contacto directo entre dispositivos y por resonancia, en la que no hace falta que contacten las baterías. La primera está empezando a consolidarse entre los pequeños aparatos como los teléfonos móviles, mientras que el sistema por resonancia puede ser la solución a la recarga rápida de baterías de coches. Como explican desde Toyota, "creemos que la recarga inalámbrica mediante resonancia es adecuada para automóviles y pretendemos fomentar su aplicación práctica".

El objetivo de esta nueva colaboración es, en boca de Toyota, "acelerar el desarrollo y la futura implantación de la recarga inalámbrica para automóviles". Además explican desde la marca que cargar la batería de un vehículo híbrido enchufable podría ser "tan sencillo y práctico como aparcar cerca de un cargador integrado en un domicilio o en un aparcamiento público".

Fuente: Muyinteresante

Diseñan baterías de litio con una autonomía similar a las de gasolina y diesel

Un equipo de investigadores de Risø DTU, el Laboratorio Nacional de Energía Sostenible de la Universidad Técnica de Dinamarca, está diseñando pilas de litio más duraderas, que podrían abastecer incluso a grandes camiones eléctricos. Estas baterías, denominadas Li-air, son, según sus creadores, una oportunidad prometedora para los coches eléctricos, porque la densidad de energía de estas baterías sería comparable a la de la gasolina y el diesel. En este proyecto también colaboran socios de la Escuela de Física de la DTU y científicos de EE.UU. y Japón.

esde hace unos años, la industria del automóvil vive la que podría denominarse como ‘revolución eléctrica’ del motor. En este proceso de cambio, los combustibles fósiles -indispensables hasta ahora para generar energía- tienen los días contados por tratarse de recursos no renovables y altamente contaminantes. Para sustituirlos, en este sector surgen continuamente nuevos avances tecnológicos respetuosos con el medio ambiente: sustitución de combustible por energía eléctrica, empleo de baterías de litio u otros metales…

Con respecto a estas últimas, hasta ahora estas grandes pilas no proporcionaban autonomía suficiente a los vehículos como lo hace el carburante convencional ni tampoco la potencia necesaria para alcanzar cierta velocidad.

Por ello, un grupo de científicos del Risø DTU, Laboratorio Nacional de Energía Sostenible la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU) trabaja en el diseño de nuevas baterías de litio más duraderas y eficientes, tal y como cuentan en esta nota de prensa publicada en su portal web.

Al frente de esta iniciativa, en la que colaboran además socios de la Escuela de Física de la DTU e investigadores de EE.UU. y Japón, está Tejs Vegge, científico senior de la división de Investigación de Materiales del Risø DTU.

Según Vegge, las baterías de Li-air -nombre que reciben estas pilas- son una oportunidad prometedora para los coches eléctricos: “Si tenemos éxito en el desarrollo de esta tecnología, nos enfrentamos a la última irrupción de los coches eléctricos, porque en la práctica, la densidad de energía de las baterías de Li-air será comparable a la de las baterías de gasolina y diesel, si se tiene en cuenta que un motor de combustión sólo tiene una eficiencia de alrededor del 30 por ciento”.

Baterías a base de pilas de litio

La apuesta del equipo de Vegge por el litio como materia prima de las baterías de coches eléctricos se basa en sus propiedades: de origen natural, es un metal blando y uno de sus puntos fuertes es la ligereza. Además, es un metal muy reactivo y se corroe rápidamente en una atmósfera húmeda.

En concreto, “la batería de Li-air ha sido diseñada con un electrodo de litio (ánodo), un electrolito y un carbón poroso electrodo (cátodo), lo que atrae el oxígeno del aire cuando la batería está operativa.

De esta manera, la batería cuenta con una apertura en un extremo, por donde tiene un suministro propio de oxígeno. Durante la descarga, el oxígeno reacciona con el litio para formar peróxido de litio (Li2O2), y durante la carga, este proceso se invierte para liberar oxígeno. Ambas reacciones se producen en la superficie del electrodo de carbono poroso”, explican los científicos daneses.

Comportamiento ‘humano’ de la batería

Al igual que los seres humanos, la batería aumenta de peso y, en ocasiones, padece falta de aire, lo que en el caso de los humanos llamaríamos falta de aliento.

Según Soren Jensen Højgaard, investigador de la división de Pilas de Combustible y Química del Estado Sólido del Risø DTU que también trabaja en esta iniciativa: “La interacción con el aire requiere que el electrodo tenga una superficie muy grande. Los prototipos con los que estamos trabajando ahora cuentan con una densidad de corriente de aproximadamente un miliamperio por centímetro cuadrado de superficie, y esto ha de ser aumentado antes de que las baterías estén listas para ser utilizadas”.

Al mismo tiempo, el electrodo puede tener falta de aire: “El oxígeno absorbido por la batería reacciona con el litio para formar peróxido de litio, que puede provocar la obstrucción de los agregados en los canales de la batería, haciendo que se bloqueen y se prohíba el suministro de oxígeno adicional. En nuestras pruebas, utilizamos el oxígeno puro, pero los problemas se acumulan cuando el oxígeno tiene que ser extraído del aire ordinario”, afirma Soren Jensen Højgaard, quien matiza que “este aire contiene también humedad, y hay que tener en cuenta que el litio y la humedad no hacen una buena combinación”.

Dichos estudios, publicados en esta nota, complementan las investigaciones sobre baterías de litio realizadas por el laboratorio danés.

En cuanto a su vida útil, las actuales baterías son caras y sólo son capaces de almacenar una cantidad relativamente baja de energía, hecho que recoge este informe. sobre energía elaborado por Hans Larsen y Leif Sønderberg Petersen, ambos investigadores del Risø DTU.

“La densidad de energía en las baterías actuales es casi dos veces menor que la de los combustibles fósiles. Esto significa que un conjunto de baterías que contiene la energía correspondiente a 50 litros de gasolina pesa entre 1,5 y 2 toneladas”, afirma el estudio.

De la teoría a la práctica

Para probar las múltiples propiedades de la batería, los científicos emplearon un congelador: “Las baterías tienen que ser capaces de soportar fuertes heladas y el calor extremo, es decir, resistir hasta -60°C y temperaturas en torno a los 50°C”, puntualiza Søren Højgaard Jensen.

Otro de los retos de los investigadores daneses es aumentar la resistencia y capacidad de carga de estas baterías. Pero no sólo eso.

Además de la cantidad de carga que la batería debe ser capaz de soportar, también debe ser un proceso lo más rápido posible: “Piense en el volumen de energía transferida al repostar gasolina en su coche. Se tarda un par de minutos, y con ello usted puede recorrer otros 800 ó 1.000 kilómetros.

Este es un verdadero reto para las baterías de Li-air, ya que potencialmente pueden ser capaces de contener la misma cantidad de energía que la gasolina, pero se necesita mucho más tiempo para abastecerse de combustible”, asegura Tejs Vegge.

Estaciones de recarga más rápidas

Mientras los investigadores del Risø DTU siguen trabajando en el diseño de estas baterías de litio, cientos de kilómetros al este, concretamente en Alemania, la empresa Siemens ha lanzado recientemente la estación de recarga eléctrica CP700A, más rápida y segura para los conductores de vehículos eléctricos.

Las características de estas estaciones de recarga eléctrica se recogen en este informe, elaborado por la compañía.

Por un lado, durante la carga, el enchufe del vehículo y la manguera de carga no se separan sin autorización. Además, la estación tiene una salida de carga de 22 kilovatios y un sistema trifásico de corriente alterna de 32 amperios, lo que permite a los vehículos recargar en el intervalo de una hora, según se informa en esta nota.

Otra novedad es que para informar de la disponibilidad de uso, la iluminación exterior señaliza a una distancia si la estación está ocupada.

Los prototipos de esta estación de carga ya han sido utilizados en proyectos realizados por el Ministerio alemán de Medio Ambiente en varias regiones del país. Esta nueva estación de carga también se utilizará en el proyecto eMotion, patrocinado por la Unión Europea.

Fuente: Tendencias21

Crean baterías que se cargan rápidamente, gracias a una nanoestructura 3D

Científicos estadounidenses han desarrollado una nanoestructura tridimensional para baterías, que permite que éstas se carguen muy rápidamente, en tan solo unos minutos. El sistema sirve para cualquier tipo de baterías y se puede aplicar en fabricaciones a escala industrial. Esta minúscula solución servirá para reducir drásticamente el tiempo de recarga de las baterías de los vehículos eléctricos, y también para la fabricación de teléfonos u ordenadores portátiles que se carguen casi instantáneamente.

Científicos de la Universidad de Illinois, en Estados Unidos, han desarrollado una nanoestructura tridimensional (el nanómetro es la unidad de longitud que equivale a una milmillonésima parte de un metro ) para baterías, que permite que éstas se carguen muy rápidamente, en sólo cuestión de minutos.

Además de este aumento en la velocidad de carga, las baterías ganan con esta nanoestructura una capacidad mayor de almacenamiento de energía, explican los investigadores.

Ambas características son esenciales para el funcionamiento óptimo de diversos aparatos, como los vehículos eléctricos, algunos dispositivos médicos o militares, y para la tecnología láser.

Aunar batería y condensador

En un comunicado de la Universidad de Illinois, el principal desarrollador de la tecnología, el profesor de ciencias de los materiales e ingeniería, Paul Braun, explica que este sistema permitirá crear baterías con la misma potencia que los condensadores, pero con una gran capacidad de almacenamiento energético.

Los condensadores contienen electrodos que forman campos eléctricos cuando se hace pasar una corriente eléctrica a través de ellos. Aunque este campo eléctrico puede almacenar energía para ser liberada posteriormente, la capacidad de almacenamiento energético de los condensadores es escasa.

Sin embargo, dada las ventajas que presentan los condensadores frente a las baterías (además de ser capaces de recibir y suministrar energía rápidamente, son más baratos que las baterías, no contienen elementos tóxicos o inflamables y presentan una vida útil mucho más duradera) los científicos llevan tiempo intentando desarrollar condensadores con una mayor capacidad de almacenamiento energético, algo que podría conseguirse gracias a la nanotecnología.

Según Braun: “La mayoría de los condensadores almacenan muy poca energía. La pueden liberar rápidamente, pero no guardar mucha. Por su parte, la mayoría de las baterías almacenan una cantidad de energía razonablemente abundante, pero no pueden proporcionarla ni recibirla rápidamente”. Gracias a la nanoestructura tridimensional creada, un sistema que incluya ambas capacidades ya es posible.

Una fina película tridimensional

El rendimiento de las baterías recargables típicas (de ión de litio o de níquel ) se degrada significativamente cuando éstas son cargadas o descargadas con rapidez.

Por otro lado, si se convierte el material activo de los electrodos de la batería en una fina película, se consigue que la batería cargue y descargue rápidamente, pero se reduce su capacidad hasta casi anularla, porque el material activo carece del volumen necesario para almacenar energía.

Lo que Braun y sus colaboradores han hecho es convertir esa fina película de material activo en una estructura tridimensional. De esta forma, han conseguido una gran capacidad de almacenamiento energético dentro de ella, así como un caudal energético importante.

Los científicos han demostrado que, con este sistema, los electrodos de la batería se pueden cargar y descargar en tan sólo unos segundos (entre 10 y 100 veces más rápido de lo normal), y aún así funcionar normalmente, en aparatos ya existentes.

El proceso seguido para crear la estructura 3D se utiliza también a gran escala en la industria, por lo que esta técnica podría llevarse a cualquier nivel de fabricación. Dicho proceso consistió, en primer lugar, en recubrir una superficie con esferas minúsculas, que fueron empaquetadas todas juntas, muy apretadas unas con otras, para formar un entramado.

Después, los investigadores rellenaron los espacios entre las esferas y alrededor de éstas con metal. Las esferas, entonces, se disolvieron o derritieron, dando lugar a un entramado metálico y poroso en 3D, similar al de una esponja.

Posteriormente, gracias a un proceso denominado electropulimento, los científicos trataron uniformemente la superficie del entramado para aumentar sus poros y generar un armazón abierto. Por último, este armazón fue cubierto con una fina película de material activo.

Posibles aplicaciones

El resultado obtenido fue una estructura bicontinua, con pequeñas interconexiones que permiten que los iones de litio se muevan rápidamente (el material activo es una película fina, lo que hace que la difusión cinética sea rápida), pero también un entramado metálico con buena conductividad eléctrica.

Braun y su equipo han demostrado que dicha nanoestructura sirve tanto con baterías de ión de litio como con baterías de níquel, y afirman que puede usarse con cualquier material de batería que pueda depositarse en el entramado, es decir, que el sistema no está vinculado con un tipo específico de batería, sino que es un nuevo paradigma tridimensional destinado a mejorar cualquier tipo de batería existente.

El sistema podría propiciar la creación de teléfonos u ordenadores portátiles que se carguen en sólo unos minutos. También serviría para dispositivos láser de alta potencia o desfibriladores (aparatos que aplican descargas eléctricas para restablecer el ritmo cardiaco normal), de manera que éstos no necesiten tiempo de recarga antes o entre cada descarga o pulso, en el caso del láser.

Braun se muestra especialmente optimista en las aplicaciones del sistema en vehículos eléctricos. La duración y el tiempo de recarga de las baterías son importantes limitaciones para este tipo de vehículos que no resultan prácticos para viajes largos, debido a que su batería sólo aguanta unos 160 kilómetros y, además, requiere una hora de recarga.

“Si se puede recargar la batería rápidamente, se pueden tener vehículos eléctricos que tarden en cargarse lo mismo que se tarda en poner gasolina”, afirma el científico. Los investigadores han detallado los aspectos de su invento en un artículo publicado por Nature Nanotechnology.

Fuente: Tendencia21

Combustible Solar

Cuando Noubar Afeyan, director general de Flagship Ventures en Cambridge, Massachusetts, se propuso inventar el combustible renovable ideal, decidió prescindir de los intermediarios. Los biocombustibles proceden, en última instancia, del dióxido de carbono y el agua, así que ¿por qué insistir en elaborarlos a partir de la biomasa—maíz, pasto o algas? "Lo que queríamos saber," afirma Afeyan, "es si podíamos diseñar un sistema capaz de convertir el dióxido de carbono directamente en cualquier combustible que quisiéramos."

La respuesta parece ser afirmativa, según apunta Joule Biotechnologies, la compañía que fundó Afeyan (también en Cambridge) para el diseño de este nuevo combustible. Mediante la manipulación y el diseño de genes, Joule ha creado microorganismos fotosintéticos que utilizan la luz solar para convertir el dióxido de carbono de manera eficiente en etanol o diesel—la primera vez que esto se ha hecho jamás, según señala la compañía. Joule cultiva los microbios en fotobioreactores que no necesitan agua dulce y ocupan sólo una fracción de los terrenos necesarios para los métodos basados en biomasa. Las criaturas secretan el combustible continuamente, por lo que su recolecta resulta sencilla. Los exámenes de laboratorio y los ensayos a escala reducida llevan a Afeyan a estimar que el proceso produciría 100 veces más combustible por hectárea que la fermentación de maíz para producir etanol, y 10 veces más que a partir de fuentes como los residuos agrícolas. Afirma que los costes podrían ser competitivos con los de los combustibles fósiles.

Si Afeyan tiene razón, los biocombustibles podrían ser una alternativa al petróleo en una escala mucho más amplia de lo que nunca hubiera parecido posible. El suministro de biocombustibles convencionales, tales como los derivados del maíz, se ve limitado por la gran cantidad de agua y tierras agrícolas necesarias para cultivar las plantas de las que están hechos. Y mientras que los biocarburantes avanzados requieren menos agua y no necesitan tierra de alta calidad, su potencial está limitado por los procesos múltiples, y de alto coste, necesarios para fabricarlos. Como resultado, la Agencia Internacional de Energía estima que en 2050, el biodiesel y el etanol sólo cubrirán el 26 por ciento de la demanda mundial de combustible para el transporte.

Los bioingenieros de Joule han equipado a sus microorganismos con un interruptor genético que limita el crecimiento. Los científicos les permiten multiplicarse sólo un par de días antes de activar el interruptor para desviar la energía de los organismos del crecimiento a la producción de combustible. Mientras que otras compañías tratan de cultivar la mayor cantidad de biomasa posible, Afeyan afirma querer "generar la menor cantidad de biomasa que pueda." A nivel retrospectivo, el método podría parecer obvio. De hecho, la startup Synthetic Genomics y un grupo académico en el Instituto de Biotecnología de la Universidad de Minnesota también están trabajando para que los combustibles se fabriquen directamente del dióxido de carbono. Joule espera tener éxito gracias al desarrollo de sus organismos y de sus fotobiorreactores desde cero, para que así funcionen perfectamente juntos.

Aún así, es una estrategia arriesgada, puesto que se aparta de los procesos ya establecidos. Por lo general, las startups se establecen con la determinación de hacer algo novedoso, afirma James Collins, profesor de ingeniería biomédica en la Universidad de Boston y miembro del comité científico asesor de Joule, "y rápidamente pasan a tratar de encontrar algo que funcione ... algo no tan novedoso y que esté bien establecido." Afeyan, sin embargo, ha hecho que la empresa siga al frente de la innovación. Este verano, pasará de hacer ajustes a escala de laboratorio a una planta piloto al aire libre que en la actualidad se encuentra bajo construcción en Leander, Texas.

Tanto como capitalista de riesgo y técnico—que recibió su doctorado en ingeniería química de MIT en 1987—Afeyan es plenamente consciente de los retos a la hora de demostrar que un nuevo proceso puede operar económicamente y generar combustible en grandes volúmenes. Para minimizar los riesgos financieros, dirigió a Joule hacia un proceso modular que no requiere la instalación de plantas de demostración grandes y costosas.

"No estoy diciendo que sea fácil, o que esté a la vuelta de la esquina, porque llevo haciendo esto desde hace mucho tiempo", señala Afeyan. No obstante, cree que Joule tiene algo grande entre manos: un combustible renovable que podría competir con los combustibles fósiles en cuanto a costes y a escala. Afirma: "Tenemos los elementos de una tecnología potencialmente transformadora".

Fuente: technology Review

Despega el avión solar

Hoy ha despegado por primera vez desde el aeropuerto de Payerne, en Suiza, el avión desarrollado por Solar Impulse. El proyecto pretende dar la vuelta al mundo en un avión de escaso peso y cuya única fuente de energía es el Sol, gracias a unas placas solares que cubren completamente las alas del aparato. De momento, esta primera prueba de vuelo pretende verificar los cálculos de vuelo llevados a cabo por los ingenieros

La persona encargada de pilotar el prototipo de avión ha sido Markus Scherdel y la duración del vuelo, han explicado desde Solar Impulse, ha sido de 87 minutos. El avión ha alcanzado una altitud de 1.200 metros, lo que ha permitido comprobar si los cálculos matemáticos y simulaciones realizadas a cabo hasta el momento son correctas. Según ha explicado el piloto al bajar del avión, "este primer vuelo ha sido un momento muy intenso, después de siete años de investigación, pruebas y perseverancia"

El avión diseñado por Solar Impulse es muy ligero, apenas tiene un peso de 1.600 kilos (un Boeing 747 cuando despega pesa más de 400.000 kilos) y una envergadura de 60 metros. Sus alas están totalmente recubiertas de células fotovoltaicas, en total 12.000, que le permiten aprovechar la energía solar para volar. Está fabricado en fibra de carbono y posee una batería de polímeros de litio de unos 400 kilos que le permiten acumular suficiente energía durante el día para poder volar de noche.

El equipo de Solar Impulse está formado por unas 70 personas y unos 80 patrocinadores que trabajan juntos desde hace más de seis años para conseguir dar la vuelta al mundo en avión, movidos únicamente con energías renovables.

Fuente: Muyinteresante

Sanyo lanza baterías híbridas para gadgets

Sanyo, hoy, ha lanzado pilas híbridas especialmente para gadgets. Por los que no las conocen, las baterías híbridas se caracterizan por poseer la capacidad de las pilas alcalinas y la versatilidad de las recargables. Esto quiere decir que serán pilas precargadas que apenas se descargan con el transcurso del tiempo.

Esta empresa ha sido la única en fabricar y diseñar baterías de este tipo; han sido las pioneras.La primeras baterías son llamadas Eneloop, el cual nos brinda energía de hasta un 75% por 3 años, además aguanta hasta 2000 recargas. Los modelos que hoy presentan son las Sanyo Eneloop Lite.

La característica relevante de estas nuevas pilas, es que están enfocadas a los dispositivos de gama media-baja, tales como: Relojes, controles remotos, relojes, etc.

Estos modelos tendrán un precio de 6.3€, las baterías AA y unos 5.2€ las baterías AAA. Saldrán al mercado público el 22 de junio en Japón.

Fuente: Avancestecnologicos