1. Zer da metal-aire bateria bat eta zertan desberdintzen da ohiko baterietatik, hala nola litio-ioizkoetatik?

Metal-aire bateria sistema elektrokimiko mota bat da, non metala erabiltzen den anodo gisa (adibidez, zinka edo sodioa), eta aireko oxigenoa katodo aktibo gisa. Ezaugarri horrek esan nahi du, litio-ioizko baterietan bezala bi erreaktiboak gelaxkaren barruan garraiatu beharrean, sistema zati bat “irekita” dagoela ingurumenarekiko, eta horrek pisua nabarmen murrizten du, baita energia-dentsitatearen potentziala hobetu ere.

Desberdintasun nagusia diseinuan eta erreaktiboak kudeatzeko moduan dago: ohiko bateriak itxiak dira, material guztiak barruan biltegiratzen dituzte eta erreakzio aldakor kontrolatuetan oinarritzen dira. Metal-aire bateriek, berriz, diseinu konplexuagoa dute oxigenoaren kudeaketagatik eta aire-elektrodo interfazearen erronkarengatik, baina biltegiratze potentzial handia eskaintzen dute arkitektura arinago batekin.

2. Zergatik jotzen dira metal-aire bateriak energia biltegiratzearen etorkizunerako teknologiarik itxaropentsuenetako bat bezala?

Batez ere, euren energia-dentsitate teoriko altuagatik —kasuren batean (litio-aire adibidez), egungo teknologia asko baino askoz handiagoa izan liteke. Horrek aukera ematen du autonomia handiko ibilgailu elektrikoak edo edukiera handiko sistema finkoagoak garatzeko, inpaktu fisiko eta ekonomiko txikiagoarekin.

Gainera, oxigeno atmosferikoa edo zinka bezalako material ugarien erabilerak —merkea eta ez kritikoa dena— aukera erakargarri bihurtzen ditu iraunkortasunaren eta hornidura-segurtasunaren ikuspegitik. Teknologia gutxi batzuk dira benetan gaur egun ezagutzen dugunarekiko jauzi disruptiboa eman dezaketenak.

3. Zein metal dira bateri mota hauetan gehien erabiltzen direnak, eta zein abantaila eskaintzen dute, adibidez, zinkak edo litioak?

Ohikoenak dira zinka, litioa, sodioa, aluminioa edo baita burdina ere, aplikazio motaren arabera. Bakoitzak bere abantailak ditu. Zinka, adibidez, merkea, segurua eta erraz manipulatzekoa da, eta oso egokia da biltegiratze finkorako. Litioak, berriz, energia-dentsitate teoriko oso altua du, eta horregatik pisuak eragin handia duen gailu mugikorretan edo eramangarrietarako egokia da.

CIC energiGUNE-n bereziki zinka-aire eta sodio-aire teknologiak lantzen ditugu, erreakzioen alderantzagarritasuna eta sistemaren egonkortasuna hobetzeko material berriak aztertuz. Gakoa da errendimenduaren, kostuaren eta epe luzeko bideragarritasunaren arteko oreka aurkitzea.

4. Zein dira gaur egun metal-aire bateriak merkatuan erabilgarri bihurtzeko gainditu beharreko erronka tekniko nagusiak?

Potentziala handia izan arren, erronka garrantzitsu batzuk daude. Lehenengoa da oxigenoaren kudeaketa: sisteman sartu eta irten behar du kutsatzaileak ekarri gabe edo erreakzio desiragabeak sortu gabe. Bigarren erronka nagusia katodoan gertatzen diren redox erreakzioen alderantzagarritasunean datza, askotan bigarren mailako produktuak sortzen baitituzte, elektrodorik blokeatu edo elektrolitoa degradatuz.

Horrez gain, hobetzeko daude ziklagarritasuna, energia-eraginkortasuna eta epe luzeko egonkortasuna. Arlo horietan aurrerapen handiak egiten ari gara, baina ikerketa gehiago behar da metal-aire bateriak benetan lehiakorrak izateko kostu, iraunkortasun eta segurtasunari dagokionez.

5. Jasangarritasunaren ikuspegitik, nola konparatzen dira metal-aire bateriak egungo beste teknologia batzuekin?

Jasangarritasunari dagokionez, potentzial handia dute. Batetik, oxigeno atmosferikoaren erabilerak materialen kontsumoa eta sistemaren pisua murrizten ditu. Bestetik, zinka bezalako metal ugarien eta ez-kritikoen erabilerak presioa murrizten du baliabide geoestrategikoetan, hala nola kobaltoan edo litioan.

Gainera, konposizio sinpleagoak izanik (batzuetan elektrolito urtsuekin, hala nola Zn–aire sistemetan), euren prozesatzea, desmuntatzea eta birziklatzea errazagoa izan liteke teknologia konplexuagoekin alderatuta. Hori guztia dela eta, metal-aire bateriak oso ondo egokitzen dira energia biltegiratzearen ekonomia zirkularreko estrategietara.

6. Zein aplikaziok izan dezakete etekin handiena teknologia honetatik: mugikortasuna, biltegiratze finkoa, gailu eramangarriak…?

Metal-aire motaren arabera aldatzen da. Adibidez, zinka-aire sistema primarioak dagoeneko erabiltzen dira gailu medikoetan, hala nola entzumen-aparailuetan, non energia-dentsitatea eta segurtasuna oso garrantzitsuak diren. Birsargarriak diren bertsioetan, erabil daitezke epe luzerako biltegiratze finkorako, batez ere kostua eta jasangarritasuna funtsezko diren testuinguruetan.

Bestalde, litio-aire bateriak, egonkortasuna hobetzea lortzen bada, aproposak izango lirateke eskari handiko mugikortasun elektrikorako, hala nola droneentzat, abiazio arinerako edo autonomia handiko ibilgailu elektrikoentzat. Sistema modular eta moldagarriak dira, eta, batez ere, gaitasun teknologiko handikoak.

7. Nola ari da laguntzen CIC energiGUNE metal-aire baterien garapenean, eta zer ikerketa-lerrotan ari zarete zentratzen gaur egun?

CIC energiGUNE-n hamarkada bat baino gehiago daramagu belaunaldi berriko teknologietan lanean, hala nola metal-aire baterietan. Gure ikuspegia ikerketa funtsezkoa eta aplikatua uztartzea da: adibidez, gas-solido-likido interfazeko erreakzioen azterketa eta material eta gelaxka-konfigurazioen garapena.

Gaur egun, elektroi bifuntzionaletan, katalizatzaile egonkorretan eta baldintza errealetan eraginkortasunez funtziona dezaketen elektrolitoetan ari gara lanean. Europar proiektuetan ere parte hartzen dugu, teknologia hauek industria-inguruneetan baliozkotzeko helburuarekin, betiere ikuspegi jasangarri, seguru eta eskalagarri batekin. Gakoa da sortzen dugun ezagutza sakona merkatu energetikoan benetako aldaketa ekar dezaketen soluzio errealetan bihurtzea.