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Diseño de capas de conversión sobre acero para almacenamiento de energía

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Diseño de capas de conversión sobre acero para almacenamiento de energía

Pintos Alonso, Aranzazu
 
DATE : 2021-02-04
UNIVERSAL IDENTIFIER : http://hdl.handle.net/11093/1752
UNESCO SUBJECT : 2210.05 Electroquímica ; 3303 Ingeniería y Tecnología Químicas ; 2303.29 Elementos de Transición
DOCUMENT TYPE : doctoralThesis

ABSTRACT :

El consumo energético mundial presenta una tendencia en continuo crecimiento, basando su modelo actual en el empleo, en gran proporción, de combustibles fósiles. El hecho de que se trate de fuentes de energía no renovables unido al gran impacto ambiental que supone su empleo, genera un gran impulso en la búsqueda y el empleo de fuentes limpias de energía renovable, cada vez, más en uso. Estas fuentes de energía renovables, como la solar o la eólica, presentan la desventaja de funcionar de manera intermitente. En este sentido, las baterías y las pilas tienen muy buenas características para cumplir con los requisitos de búsqueda de energías limpias que requieren el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía versátiles, de alto rendimiento, de bajo coste, más seguros y con menos problemas para el reciclaje. Por otro lado, empleo de terminales móviles, ordenadores, tabletas, etc., así como el sector del automóvil, cada vez más centrado en la construcción de vehículos totalmente eléctricos, hace que esta necesidad del diseño de sistemas de almacenamiento nuevos y mejorados ... [+]
El consumo energético mundial presenta una tendencia en continuo crecimiento, basando su modelo actual en el empleo, en gran proporción, de combustibles fósiles. El hecho de que se trate de fuentes de energía no renovables unido al gran impacto ambiental que supone su empleo, genera un gran impulso en la búsqueda y el empleo de fuentes limpias de energía renovable, cada vez, más en uso. Estas fuentes de energía renovables, como la solar o la eólica, presentan la desventaja de funcionar de manera intermitente. En este sentido, las baterías y las pilas tienen muy buenas características para cumplir con los requisitos de búsqueda de energías limpias que requieren el desarrollo de sistemas de almacenamiento de energía versátiles, de alto rendimiento, de bajo coste, más seguros y con menos problemas para el reciclaje. Por otro lado, empleo de terminales móviles, ordenadores, tabletas, etc., así como el sector del automóvil, cada vez más centrado en la construcción de vehículos totalmente eléctricos, hace que esta necesidad del diseño de sistemas de almacenamiento nuevos y mejorados esté en continuo auge. En la actualidad, se utilizan diferentes sistemas de almacenamiento de energía, como las baterías Ni-Cd, Pb-Ácido, Ni-Metal hidruro o de ión de litio, siendo estas últimas las más prometedoras, que además están ganando terreno en el mercado a pasos agigantados. La principal limitación de los sistemas de ión-litio es que basan su sistema de funcionamiento en mecanismos de inserción, que consiste en una reacción de estado sólido en la que una especie (Li) que perteneciente a uno de los electrodos reacciona ocupando sitios vacíos en la estructura del otro electrodo. De esta forma, la capacidad de estos sistemas de almacenamiento de energía se limita al número de vacantes accesibles presentes en el electrodo. Una posible solución a este problema radica en el uso de un sistema de funcionamiento basado en el mecanismo de conversión, donde el material en lugar de actuar como un compuesto de inserción se reduce aprovechando así toda la energía asociada con los procesos de oxidación/reducción que atraviesa, aumentando así la capacidad máxima de la batería. Otro aspecto beneficioso, es la obtención del material activo de electrodo sobre el propio colector de corriente, eliminando la interfase mecánica de unión entre ambos por una interfase química, que disminuye la caída óhmica de forma considerable. Este proyecto se enfoca en la obtención de capas de conversión para el almacenamiento de energía, estudiando diferentes materiales férricos con distinto contenido en carbono y diferentes técnicas químicas y electroquímicas para obtener estas capas con el fin de obtener películas que tengan una alta capacidad redox, optimizando materiales, técnicas y tiempo usado para su obtención... [-]

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