Acumulación de Energía: Innovaciones y desarrollo de litio en Argentina

Transcripción

1 Acumulación de Energía: Innovaciones y desarrollo de litio en Argentina Dr. Arnaldo Visintin Instituto de Investigaciones Fisicoquímicas Teóricas y Aplicadas (INIFTA) Facultad de Ciencias Exactas - UNLP CCT La Plata CONICET 2o. Congreso de Energías Sustentables 2016, IICES de octubre de 2016, Bahía Blanca

2 Se necesitan 15 terawatts de energía Se emiten de 10 gigatoneladas de CO 2 CÓMO LA PODEMOS SUPLIR USANDO UNA ENERGÍA NO CONTAMINANTE?

3 Necesidades energéticas TOE = ton of oil equivalent

4 ALMACENAMIENTO Tecnologías de Hidrógeno Baterías de Litio

5 Usos de las baterías de Ion Litio Wh (capacidad)

6 Las partes básicas de acumuladores de Ión Litio Ánodo Cátodo Separador Electrolito Ambos electrodos están hechos de materiales de intercalación permitiendo el traslado de Li + entre los electrodos utilizando el electrolito como conductor de iones

7 Transporte terrestre sin petróleo

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11 BATERÍA DE IÓN-LITIO

12 Esquema de cómo funcionan los procesos de intercalación en Baterías de Ion Litio

13 Materiales utilizados en baterías de Ion Litio Cathode materials Potencial Estamos aquí Queremos estar aquí Working window of standard electrolytes Metal oxides Anode materials Capacity Ah/kg

14 Batería de Li-S Capacidad gravimétrica teórica es 1675 mah. g -1 (de S), lo que lleva a una densidad de energía gravimétrica de 2600 Wh. kg -1 y volumétrica de 2800 Wh. L -1. Esta supera en 5 veces la de ion Li. Este tipo de baterías tienen un electrodo positivo que es una mezcla de azufre elemental (S 8 ) y un adyuvante conductor no electro activo (carbón generalmente), un electrolito orgánico líquido y un electrodo negativo de litio metálico.

15 Durante la descarga, el azufre elemental es reducido a aniones sulfuro y el litio oxidado a Li + y operan a un potencial de 2.15 V vs. Li 0 /Li + S e - 8 S 2-16 Li 16 Li e - S Li Li 2 S

16 Casa Jacker Tesla

17 44,4 kw en combinación con unas baterías, que como no pueden ser de otra manera, son también de Tesla. Baterías una segunda vida. En total, 36 módulos que proceden de tres baterías del Tesla Model S de 85 kwh, dando una capacidad de 191,25 kwh. A pesar de que la instalación fue diseñada para ser aislada, hay unas pocas ocasiones en las que es necesario consumir desde la red eléctrica. La electricidad generada por la instalación se utiliza para los consumos del hogar, además de para cargar dos Tesla Model S. Hay que tener en cuenta que la vivienda es completamente eléctrica, incluyendo la cocina y la climatización.

18 Algunos datos de la instalación, después de su primer año de operaciones: kwh consumidos. 120 kwh diarios de energía utilizable en corriente alterna kwh descargados de las baterías. 114 ciclos de descarga equivalentes kwh utilizados para cargar los Tesla Model S. Más de kilómetros. El día de mayor producción: , kwh El día de menor producción: , 0.02 kwh (los paneles estaban cubiertos de nieve) En 222 de 366 días (el 60,7%) las baterías alcanzaron el 100% antes del anochecer, desperdiciando energía solar. 703 kwh consumidos de la red eléctrica. El 1,6% del total.

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20 Grupo CAE Conversión y Almacenamiento de Energía Facultad de Ciencias Exactas UNLP

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22 Universidad de Catamarca Síntesis Ánodo o cátodo Caja de guantes Contralectrodo Electrodo de trabajo Electrodo de Referencia Autolab

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24 Qué se hizo en Argentina? Desarrollado en los laboratorios de la Universidad Nacional de La Plata Moto eléctrica Triciclo eléctrico Eco - Bus

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27 Composición química Componentes + Procesos de síntesis del proceso Componentes + Impacto total del reciclado Componentes + Implementación en el sistema Componentes Impacto total de la celda

28 Beneficios de bajar la temperatura en los materiales activos de electrodo

29 Distintos electrodos para baterías con sodio

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31 Materiales activos obtenidos en el grupo de trabajo de LiFePO4/C

32 Materiales activos obtenidos en el grupo de trabajo, imagen TEM de LiFePO4/C

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34 Preparación de los electrodos y armado de núcleo Mezcla de materiales Recubrimiento de las láminas, enrollado y secado Corte de electrodos de tamaño determinado Montaje de los terminales mediante soldadura ultrasónica o de resistencia Preparación de las partes descubiertas de las láminas metálicas en los electrodos Corte de electrodos de un ancho determinado Prensado de electrodos de un grueso determinado Enrollado de los electrodos, con el separador entre ellos Término del núcleo

35 Mezclado de materiales activos

36 Recubrimientos de las láminas de cobre y aluminio

37 Montaje de los electrodos

38 Futuro de dichas baterías Mientras que las baterías de ion litio tienen una densidad de energía de Wh/kg La nafta tiene una densidad práctica de 1700 Wh/kg. Un Kg de litio produce Wh/Kg casi como la nafta teórica Es necesario encontrar nuevas químicas para que ocurra

39 El litio sin explotar es una nueva posibilidad de desarrollo para nuestros países para el desarrollo DE PUESTOS DE TRABAJOS en altas tecnologías y trabajar EN ENERGIAS NO CONTAMINANTES

40 Edificio de YTEC (YPF Tecnología: CONICET-YPF)

41 Muchas Gracias Dr. Arnaldo Visintin INIFTA-UNLP