Aukeratutako proiektuen artean, CIC energiGUNEk bazkide gisa parte hartuko du bi azpiproiektu estrategikotan: ProSC (ProPEL) eta ION-MAKE, energia-jasangarritasunari, ekonomia zirkularrari eta energia-biltegiratze aurreratuko teknologiei lotutako erronka nagusiei aurre egiteko.
ProSC proiektua (ProPEL esparruko azpiproiektua, TED2021-131641B-C44): proteinetan oinarritutako material eroaleen diseinua eta integrazioa superkondentsadoreetan, bioelektronika jasangarrirako
Energia berriztagarrien aplikazioek gero eta eskari handiagoa dutenez, beharrezkoa da energia biltegiratzeko gailu eraginkorragoak garatzea, potentzia espezifiko handia, bizi-ziklo luzea eta karga/deskarga azkarra izan ditzaten. Geruza bikoitzeko kondentsadore elektrikoak teknologia heldua dira ezaugarri horiek guztiak betetzeko; hala ere, malgutasuna behar denean, gaur egungo elektrolito polimerikoen eroankortasun baxuak mugatu egiten du haien erabilera bioelektronika eramangarrian. Horren ondorioz, ikerketa handia egiten ari da mundu mailan gel motako elektrolito polimeriko seguruagoak garatzeko, fase likidoa eta matrize polimerikoa konbinatzen dituztenak, errendimendua galdu gabe.
Polimero naturalak polimero sintetikoen ordezko gisa agertu badira ere, proteinen eta peptidoen erabilera superkondentsadoreetako grafeno-geruzen arteko tartekari gisa mugatu izan da orain arte. Muga hori gainditzeko, ProSC proiektuaren helburua da (i) proteinetan eta peptidoetan oinarritutako gel elektrolitoak garatzea eta (ii) biomasa-hondakinetatik eratorritako karbonozko elektrodo malguak sortzea, (iii) superkondentsadore elektrokimikoen osagai gisa duten erabilgarritasuna aztertzeko. Horrela, bioelektronikaren arloan paradigma-aldaketa bat sustatu nahi da, energia biltegiratzeko gailu jasangarrien diseinura bideratuta.
Proiektu koordinatuaren lehen faseetan, ProSCk CIC energiGUNEren azpiegiturak eta ikertzaileen esperientzia erabiliko ditu materialen propietate eroale ionikoen karakterizazio esperimentalean, protoi-eroankortasunerako hautagai onenak identifikatzeko. Emaitza horiek gainerako azpiproiektuei helaraziko zaizkie, proteinetan eta peptidoetan oinarritutako materialen belaunaldi berriak birdefinitu eta optimizatzeko. Iterazio batzuk egin ondoren, identifikatutako material eroale onenak prototipoetako osagai gisa aztertuko dira.
ProSC proiektuaren jarduera espezifikoetan, proteinak eta/edo peptidoak polimero biobateragarriekin edo gurutzatze-agenteekin konbinatuko dira gel motako edo egoera solido hutseko elektrolito polimerikoak sortzeko, propietate mekaniko eta eroale optimoak dituztenak. Aldi berean, biomasa-hondakinetatik lortutako karbonoak aglutinatzaile egokiekin nahastuko dira elektrodo malguak lortzeko, eta hauek polimerozko substratu malguetan egituratuko dira mikroelektrodoak sortzeko.
Proteinatan oinarritutako elektrolitoak eta karbonozko mikroelektrodoak fabrikatu eta guztiz karakterizatu ondoren, ProSCko ikertzaileek superkondentsadore gailuetako osagai gisa duten erabilera aztertuko dute. Parametro kritiko gisa, elektrodo-elektrolito interfazea ikertu eta karakterizatuko da, teknika elektrokimiko konbentzionalak eta gainazal-analisi teknikak konbinatuz, eta lortutako emaitzak superkondentsadorearen errendimenduarekin lotuz.
Laburbilduz, ProSCk proteinetan oinarritutako materialak energia biltegiratzeko materialekin lotzea du helburu, gailu elektroniko biobateragarriak diseinatzeko. Gailu elektroniko eramangarri arin eta malguen garapena funtsezkoa izango da etorkizuneko bioelektronika medikoaren aurrerapenetarako, osasun-arretaren arloan, eta trantsizio ekologiko eta digitalaren helburuekin lotura zuzena izango du.
ION-MAKE proiektua (Proiektu indibiduala, TED2021-132090B-I00): elektrodoak fabrikatzeko ikaskuntza automatikoa – energia-dentsitate handiko elektrolito polimerikodun egoera solidoko baterien fabrikazioa bizkortzea
Elektrolito polimerikodun egoera solidoko bateriek (PE-SSB) hurrengo belaunaldiko bateriek eskatzen dituzten energia-dentsitate, potentzia, egonkortasun termiko eta segurtasun baldintzak betetzen dituzte, egungo litio-ioizko baterien errendimendua gaindituz eta mugikortasunaren elektrifikazio globala ahalbidetuz. Hala ere, oraindik ikerketa sakona behar da PE-SSBen osagaiak fabrikatzeko prozesu errentagarri, eskalagarri eta jasangarriak garatzeko, zelulen errendimendu optimoa lortzeko eta aplikazio bakoitzaren eskakizun espezifikoak betetzeko.
Ahalegin horien denbora eta kostua murriztea funtsezkoa da PE-SSBak merkatuan lehiakorrak izan daitezen, eta horrek saiakuntza eta errorearen ikuspegitik harago joatea eskatzen du; hori da, hain zuzen ere, CIC energiGUNEren ION-MAKE proiektuaren motibazio nagusia.
ION-MAKE proiektuaren helburua da tresna digitalak garatzea PE-SSBen elektrodoen fabrikazioa bizkortzeko, eta aldi berean prozesu–egitura–propietate erlazioen ulermen sakon eta berritzailea eskaintzea. Horri esker, energia-dentsitatea handituko da eta kostuak murriztuko dira, laborategiko eskalatik ekoizpen-eskalara ezagutza transferitzeko oinarri sendoa ezarriz.
Helburu horrekin, proiektuak ikuspegi zientifiko eta teknologiko diziplina anitzekoa hartzen du, honako hauek konbinatuz: (i) katodoak eta PE-SSB osoak modu sistematikoan fabrikatzeko esekiduren nahasketa-, estaldura-, lehortze- eta kalandratze-baldintzen ulermen sakona; (ii) osagaiak eta zelulak ebaluatzeko punta-puntako karakterizazio elektrokimikoa; eta (iii) aipatutako prozesuen optimizazioa gidatu eta bizkortzeko ikaskuntza automatikoaren (ML) algoritmoen erabilera.
ION-MAKE proiektuak trantsizio digitalari zein ekologikoari egiten die ekarpena. Alde batetik, adimen artifizialetik eratorritako ML teknologia digitalen erabilerari esker, PE-SSBen fabrikazioarekin lotutako garapen-fase nagusiak bizkortuko dira. Bestetik, proiektuan garatutako ML algoritmoak eta sortutako ezagutza baterien arloan digitalizaziorako osagai garrantzitsu bihurtuko dira, aurkikuntza- eta berrikuntza-denborak nabarmen murriztuz. Horrek Espainiako Zientzia, Teknologia eta Berrikuntza Sistema indartuko du (17. osagaia), zientziaren eta industriaren eskura MLn oinarritutako tresna digital berri bat jarriz, PE-SSBen fabrikazio-denbora eta kostua murrizteko.
Trantsizio ekologikoari dagokionez, PE-SSBak merkatuan ahalik eta azkarren ezartzeak garrantzi handia du elektromugikortasuna bultzatzeko eta CO₂ emisioak murrizten hasteko. Horregatik, proiektua bat dator Green Deal eta Fit for 55 ekimenekin, eta epe luzerako babesa eskaintzen die Berreskuratze eta Erresilientzia Planei.
