Mota honetako kondentsadoreek baterien eta superkondentsadoreen arteko zubi lana egiteko gaitasuna dute; funtsezko aktoreak izango dira mugikortasun elektrikoaren eta energia berriztagarrietan oinarritutako sorkuntza iraunkorraren aldeko ekonomiaren deskarbonizazio prozesuan, baita “Gauzen Internetan” ere. Artikulu honetan ikusiko duzu nola eta zergatik.

Aipaturiko erronkek biltegiratzeko sistemak beharrezkoak dituzte, eta energia- eta potentzia-dentsitate handikoak izan behar dira, bai eta ziklabilitate luzekoak ere, segurtasuna eta merkatu-kostu lehiakorra ahaztu gabe, noski.

Gaur egun, merkatuan dauden irtenbideak energia-dentsitate handiak (Li-ioi bateriak) edo potentzia- eta ziklabilitate-dentsitate handiak (superkondesadoreak) eskaintzeko gai dira.

Zoritxarrez, bateriak eta superkondentsadoreak teknologia osagarriak dira. Hau da, baten indarra bestearen ahulezia da, eta alderantziz, eta ez dago aplikazio gehienek beharrezko dituzten baldintza guztiak konbinatzen dituen konponbide integratzailerik.

Hori da Li-ioi kondentsadoreen izateko arrazoia: energia, potentzia eta ziklabilitate parametroen arteko oreka bilatzea.

Alde batetik, bateriek prozesu kimiko itzulezinen bidez biltegiratzen dute karga elektrikoa, erreakzio horietan parte hartzen duten ioien difusioa materialen egitura kristalinoaren zehar zinetikoki mugaturik dagonen. Ondorioz, energia kantitate handiak potentzia baxuan eta karga eta deskarga kopuru mugatuan  biltegiratzea ahalbidetzen dute.

Bestalde, superkondentsadoreetan kargen biltegiratzea materialen gainazalean ematen den adsortzio-prozesu fisikoetan oinarritzen da. Horrek biltegiratutako energia mugatzen du, baina segundu batetik beherako denbora tartean ere erabil daiteke, ziklabilitate ia infinituarekin.

Testuinguru honetan, Li-ioi kondentsadoreak Li-ioi baterien eta superkondentsadoreen hibridaziotik sortzen dira, azken helburua bi teknologien energiaren eta potentziaren artean dagoen aldea ixtea delarik.

Kontzeptua oso erraz ikusten da atletismoan oinarritutako paralelismo baten bidez. Bateriak maratoi-lasterkariak izango lirateke; epe luzean energia asko duten iraupen handiko atletak.

Superkondentsadoreak 60 metroko esprinterrak lirateke, potentzia handiko atletak oso explosiboak, denbora tarte laburrean energia asko askatzeko gai direnak.

Azkenik, Li-ioi kondentsadoreek iraupen erdiko atleten antza izango lukete, 5000 metro lauak abiadura oso altuetan korritzeko gai direnak, hau da, energia asko duten atletak, potentzia altua emanez denbora luzez irauteko gai direnak.

Jasangarritasuna funtsezko aspektu gisa

Baina dena ez da energia, potentzia eta ziklabilitatea. Ingurumenaren jasangarritasuna ezinbesteko irizpidea da datozen belaunaldiei etorkizuna ziurtatzeko.

Horregatik, CIC energiGUNEn garatutako Li-ioi kondentsadoreak bio-hondakinak birziklatzetik lortutako ikatzetan oinarritzen dira, ahalik eta ingurumen-inprenta txikiena duen teknologia bat sortzeko helburuarekin. Zehazki, gure gailua garatzeko erabili diren ikatzak oliba-hezurrak birziklatuz lortu dira, hau da, oliba-olioaren industriak sortzen duen hondakina, bide batez ekonomia zirkularra sustatuz.

Tenperatura altuko (700ºC) oliba hezurraren karbonizazio prozesuaren bidez ikatz gogor bat lortzen da, elektrodo negatiboan anodo bezala erabiltzen dena. Ikatz gogorrak modu faradaikoan biltegiratzen ditu kargak, gailuari energia emanez.

Ikatz gogorra bera, ondorengo aktibazio kimiko baten bidez, aktibatutako ikatz bihurtzen da, 3000 m² g^-1 gainazal azalera espezifikoa izatera irits daitekeena. Ikatz aktibatua elektrodo positiboan katodo gisa erabiltzen da eta karga elektrikoak kapazitiboki biltegiratzen ditu, gailuari potentzia emanez.

Gailua ikatzez soilik osatuta egoteak erabateko birziklagarritasuna ahalbidetzen du.

Dena den, denak ez dira abantailak.

Ikatzean soilik oinarritutako gailu bat garatzeagatik ordaindu behar den bidesaria karga elektrikoak biltegiratzeko sisteman ioirik ez egotea da. Hau da, Li-ioi gure kondentsadoreak ez dauzka Litioko ioirik.

Paradoxa hori konpontzeko, litiozko gatz bat garatu dugu, "gatz sakrifiziala" deiturikoa. Gatz hori 3.8 V-tan .vs Li/Li⁺ deskonposatzen da, litio-ioiak eta CO₂ gasa askatuz (oso kantitate txikietan), sortu ondoren sistematik kanporatzen dena.

Horrela, biltegiratze sistemaren lehen kargan, 4 V-raino doana, gatz sakrifiziala elektrodo positiboan sartzearen ondorioz askatutako litio ioiak elektrodo negatibora bidaiatzen dute, non ikatz gogorrean sartzen diren. Prozesua alderantzizkoa da gailua deskargatzen denean.

Eta horrela, behin eta berriz, ehunka mila ziklotan.

Gaur egun, litio ioii kondentsadoreek superkondentsadoreek baino 3-4 aldiz energia gehiago eskaintzen dute antzeko potentzia balioetan, baina oraindik ibilbide luzea dute baterien energia mailetara hurbiltzeko, oraindik 5-10 aldiz handiagoak baitira.

Horregatik, nahiz eta superkondentsadoreen munduko merkatuak 3.270 milioi dolar sortu zituen 2019an eta 2027an 16.950 milioi dolarrera iritsiko dela uste den, litio-ioi kondentsadoreen kasuan, epe berean kalkulatzen den hazkundea %25ekoa da (Allied Market Research).

Litio-ioi kondentsadoreak merkatuan aplikatzea

Merkatuaren eta teknologiaren transferentziaren ikuspegitik, CIC energiGUNEren helburuetako bat ingurune hurbileko enpresen lehiakortasunari laguntzea da, emaitzak merkatuan aplikatuz. Testuinguru honetan, nitxo aplikazio askotan bateriak gaindimentsionatzen dira edo superkondentsadore batek ematen duen potentzia maila ez da beharrezkoa, li-ioi kondentsadoreak soluzio ideal bihurtuz.

Adibidez, ibilgailu elektrikoaren baterien euskarri gisa, balaztatzean energia zinetikoa berreskuratzen lagunduz (KERS) edo abiaraztean sortutako korronte-pikoetan, edo sistema osagarrien erabileran, horrela biltegiratze eraginkorragoa, iraunkorragoa eta autonomia handiagokoa lortuz.

Energia berriztagarrietan ere, haize-energian adibidez, haize-bolada indartsuek sortutako korronte-pikoak aprobetxa litezke, bateriak korronte horietara ez iristeagatik galdu egingo liraketenak. Edo eguzki-energian, non bateriak xurgatu ezin duen argiztapen gutxiko baldintzetan sortutako korronte txikiena ere aprobetxatuko litzatekeen, tentsio-atalase batera ez iristeagatik.

Merkatu handietako aukerez gain (hala nola hiriko mugikortasun elektrikoa eta berriztagarrietan biltegiratze estazionarioan), badira hainbat aplikazio, hala nola mugikortasun bertikala edo Gauzen Interneta, non Li-ioi kondentsadoreetan oinarriko soluzio batek erraztasuna eta bideragarritasun ekonomikoa ekarriko lituzkeen.

Izan ere, Aurea mediokritas latinezko terminoa , muturren arteko oreka lortu nahiari erreferentzia egiten diona da, eta Aristotelesek a posteriori bertutearekin lotu zuena.

CIC energiGUNEn alor honetan lorturiko garapenak oso interesgarriak izan daitezke kondentsadoreen arloan lan egiten duten Skeleton eta Murata bezalako enpresen internazionalentzat, bai eta Koneika eta Cegasa bezalako euskal enpresentzat ere.

Ziur etorkizunean Litio-ioi kondentsadoreek zer esana izango dutela, orekan baitago bertutea.