Industriaren barruan oraindik ez dago adostasunik irabazle izan daitekeen elektrolitoari buruz; izan ere, aukera horiek guztiek abantaila eta hobekuntza-arlo desberdinak dituzte, eta, kasu askotan, etorkizunean elkarrekin egoteko aukera planteatzen dute, premiaren arabera aplikazio desberdinetan erabiltzeko.
Horregatik, estatu solidoko teknologien garapenean lan egiten duten konpainiek beren apustu eta balio-proposamen propioa dute, ase nahi duten azken merkatuaren arabera.
Gogora dezagun egoera solidoko teknologien helburua ez dela soilik ibilgailu elektrikoa bezalako industrien disrupzio kritikoa izatea (gaur egun arreta gehien jartzen ari dira bertan); baita beste aplikazio batzuetan ere, hala nola kontsumo-elektronikan, energia berriztagarriak bultzatzeko aplikazio egonkorretan edo beste garraiobide batzuetan, hala nola hegazkingintzan (gure sare sozialetan ikusi dugun bezala) edo trenbide-sektorean.
Zer propietate ditu aukera bat edo bestea erabiltzeak, baita aplikazioaren araberako abantailak ere? Hona hemen xehetasunak:
POLIMEROAK: DENTSITATE HANDIA KOSTU LEHIAKORREAN
Badirudi polimeroetan oinarritutako elektrolitoak direla gaur egun ibilgailu elektrikoa bezalako industrien elektrifikazio masiborako apustu nagusia. Hori beste aukera batzuen aldean dituen indargune nagusietako biren ondorio da.
Alde batetik, bateragarritasun handia dute Li metal-ekin gaitasun espezifiko handiko anodoa den aldetik, eta horrek autonomia handiagoa eta ibilitako kilometro-tartea dakar (funtsezko adierazlea automozio elektrikoaren barruan).
Bestalde, gelaxka-formatu handiagoetan industrializatzeko ahalmena du, baita eskalagarritasuna ere, material plastikoei datxekien prozesatzeko erraztasun handiagoari esker. Horrek guztiak kostu lehiakorragoa eragiten du, eta, berriz ere, funtsezko jabetza da ibilgailu elektriko eskuragarriak eta merkatu-segmentu desberdinetarako irisgarriak lortzeko.
Gainera, material polimerikoen erabilerak bateriaren sukoitasuna murrizten du, eta horrela segurtasun handiagoa lortzen da.
Hala ere, badira industrializazio masiborako aurre egin beharreko erronka tekniko batzuk. Batez ere, elektrolito-mota honen eroankortasun ionikoari dagokionez, polimeroen izaera erdi-kristalinoak murriztua. Horrek eskatzen du funtzionamendu-tenperatura 60º-tik gorako balioetaraino igotzea, eta horrek esan nahi du bateriak kudeatzeko sistemak eduki behar direla, tenperatura hori erregulatzeko gai direnak, ahalik eta gehien erabiltzeko.
OXIDOAK: EGONKORTASUNA ETA SEGURTASUNA
Oxidoetan oinarritutako elektrolito solidoen kasuan, polimeroen soluzioen kontrako muturrean kokatzen den alternatiba baten aurrean gaude, propietateei eta abantailei dagokienez.
Batez ere, teknologia horren indarguneak egonkortasun mekaniko eta kimiko handian oinarritzen dira, eta horrek gaitasun espezifiko handiko anodoekin (litio metalarekin) eta tentsio handiko katodoekin (leiho elektrokimiko handiarekin) bateragarri egiten ditu. Era berean, eroankortasun ioniko ona dute (baita tenperatura baxuetan ere), eta horrek guztiak segurtasun handiagoa eta kudeatzeko erraztasun handiagoa eragiten du; hori abantaila da erabilerari eta aplikazioari dagokionez.
Hala ere, erronka handiak dira, hain zuzen ere, polimeroak eskala handian erabiltzeko hain erakargarri egiten dituztenak: fabrikazio-prozesuaren prozesatzea eta eskalatzea eta kostua.
Fabrikazio-prozesua garestiagoa da, eta sinergia gutxiago ditu prozedura konbentzionalekin. Horrek eragina du ekoizpenaren azken kostuan eta, ondorioz, merkatuan sartzeko prezioan.
SULFUROAK: EROANKORTASUN IONIKOA INDUSTRIALIZA DAITEKEEN SOLUZIO BATEAN
Azkenik, sulfuroetan oinarritutako elektrolito solidoak aurkitzen ditugu, jada deskribatutako alternatiben arteko tarteko puntu batean kokatzen den soluzioa, baina konpondu beharreko hobekuntza-eremu handi batekin.
Propietate aipagarri gisa, bere eroankortasun ioniko handia eta biguntasunari eta plastikotasunari dagokionez dituen propietate mekanikoak nabarmentzen dira. Horiek prozesatzeko abantailak eskaintzen dizkiote -oxidoekin alderatuta- eta, aldi berean, anodoekin zein katodoekin kontaktu onak sortzea errazten dute. Horri guztiari esker, erabilera-baldintza desberdinetako aplikazio-tarte zabal baterako konponbide moldagarria izan daiteke. Gainera, fabrikazio-prozesuak ez du eskatzen tenperatura altuko sinterizazio-etaparik, eta horrek azken prezio eskuragarriago batean eragiten du, oxidoekin alderatuta.
Era berean, iraunkortasuna ere egiaztatu da, edukieraren atxikipen-indize handiak lortu baitira 1.000 eta 2.000 zikloren ondoren.
Hala ere, gaur egun, alternatiba horren fokua bere segurtasunari lotutako erronka teknikoa gainditzea da. Erronka hori airean eta hezetasunean duen erreaktibotasun handiagatik sortzen da, eta horrek H2S sortzen du deskonposatzean, eta horrek gas pozoitsu bat sortzen du kontzentrazio handietan, teknologia mota hori erabiltzen edo manipulatzen duena arriskuan jartzen duena.
Azkenik, elektrolito solidoen beste familia batzuk ere hautagai posible gisa agertzen ari dira, eta nazioarteko komunitate zientifikoaren interesa pizten ari dira: boratoak eta haluroak.
Boratoak koheteentzako erregai eta hidrogenoa biltegiratzeko aplikazio gisa garatu ziren hasieran. Eroankortasun ioniko ona, oxidazioaren eta erredukzioaren aurrean egonkortasun onargarria eta propietate mekaniko egokiak dituzte. Aireko ezegonkortasunak eta, batez ere, sintesi-prozesu konplexu, ez oso eraginkor eta garestiak izugarri mugatzen dute haien ustiapen-ahalmena, eta laborategiko gelaxketan oso gutxitan baino ez da erabiltzen.
Haluroak, bestalde, sulfuroen antzeko prozesagarritasun-propietateak dituzten material bigunak dira, eroankortasun ioniko eta egonkortasun elektrokimiko handikoak oxidazioaren aurrean. Bere muga nagusiak hezetasunarekiko sentsibilitate handia eta Litio metalarekin anodotzat duen bateraezintasuna dira. Haluroen ikerketa bere fase hasiberrian dagoela esan daiteke, nahiz eta azken urteetan hainbat ikerketa-taldek eman dituzten haluroetan oinarritutako gelaxka-kontzeptuak, oso emaitza oparoak lortu dituztenak. TRLak aurreko kasuetan baino nabarmen baxuagoak izanik, merkaturatzeko eta industrializatzeko ibilbidea ere polimeroen, oxidoen eta sulfuroen kasuan baino nabarmen handiagoa da.
NONDIK PASAKO DA INDUSTRIA ETORKIZUNEAN?
Testuaren hasieran aipatzen zen bezala, alternatiba horietako bakoitzak aurrean dituen abantailak eta erronkak direla-eta, etorkizunean irtenbide horiek guztiak elkarrekin bizi ahal izango dira, azken erabileraren eta erabiltzen dituztenen beharren arabera:
