El dispositivo, testado en condiciones de laboratorio por la Universidad de Córdoba, mejora las pilas convencionales de ion de litio

La popularización de vehículos eléctricos dependerá, en gran parte, de la autonomía de los mismos. Frente a los convencionales y duraderos motores de combustión, las baterías eléctricas alcanzan actualmente como máximo unos 160 kilómetros. Dicho de otro modo, un coche eléctrico sólo puede recorrer la distancia equivalente a la que hay entre Córdoba y Málaga sin tener que enchufarse de nuevo a la red. Ahora, la Universidad de Córdoba ha logrado, de manera experimental, triplicar la densidad de energía de las pilas que mueven estos medios de transporte. Con este resultado, en teoría, se podrá estirar su radio de acción y llegar más lejos, antes de usar de nuevo un enchufe.

Las baterías de los vehículos eléctricos, y de los dispositivos móviles, están desarrolladas con una tecnología denominada de iones de litio. En general, en una batería se genera una corriente eléctrica gracias a la existencia de dos polos llamados ánodo y cátodo, que intercambian electrones en un circuito externo e iones en su interior. En este proceso constante, hasta que se agota el intercambio, se puede aprovechar la energía para hacer funcionar un aparato eléctrico. En este caso, los iones son de litio, un metal alcalino muy interesante por su potencial electroquímico, la base para la consecución de pilas.

“Sin embargo, las baterías de ion de litio tienen dos problemas para su popularización, por un lado hay que depurar la seguridad de las mismas, y por otro, está su densidad de energía”, explica José Luis Tirado, investigador principal del equipo del Departamento de Química Inorgánica e Ingeniería Química de la Universidad de Córdoba que ha desarrollado esta nueva pila experimental. Investigadores de todo el mundo trabajan en la mejora de alguno de estos dos aspectos, el de seguridad o el de la densidad de energía. En física, la densidad de energía es la cantidad de energía acumulada en un sistema. Se mide en vatios-hora por kilogramo. En el mercado, las actuales baterías de ion de litio presentan unos rangos cercanos a los 120 vatios-hora por kilogramo.

“La densidad depende del voltaje, por un lado, y de capacidad de la pila, por el otro”, explica Tirado. Es un reto científico aumentar la densidad sin que afecte a la seguridad del dispositivo. Se podría incrementar la tensión eléctrica de una pila distanciando el potencial del ánodo y del cátodo, pero a mayor separación, más inestabilidad en el intercambio de iones. Es el nudo gordiano para desarrollar baterías más duraderas.

Aumentando el voltaje
Los investigadores de la UCO plantearon una opción ingeniosa. En vez de separar los electrodos que permiten generar la energía, elevaron su voltaje a la vez. Para el ánodo establecieron una tensión eléctrica de 1,8 voltios, mientras que para el cátodo la situaron en torno a los 5,1 voltios. “Observamos que el voltaje total había sido incrementado con éxito y de manera segura y no se perdía diferencia de potencial”, resume el catedrático Tirado. Los resultados de la investigación han sido publicados recientemente en la revista científica Scientific Reports, del grupo editorial Nature.

La pila experimental de ion de litio logra superar los 400 vatios-hora por kilogramo en condiciones de laboratorio, el triple que las que están en el mercado. Aun en situaciones más realistas, la nueva batería tenía un comportamiento notablemente mejor que las convencionales, con densidades de energía de hasta 284 vatios-hora por kilogramo. “Hay que tener en cuenta que en los dispositivos en los que se emplean, estas baterías son ajustadas a los mismos y pierden algo de densidad de energía, por eso era importante comprobar esas condiciones reales”, matiza el investigador.

Colaboración internacional
El trabajo es fruto de la colaboración de la Universidad de Córdoba con la Universidad de Xiamen (China, en el sudeste del país). Financiada por los programas Erasmus Mundus, Ramón y Cajal y Nacional de Materiales de España, la UCO ha llevado el peso de la investigación, con el desarrollo de todo el trabajo electroquímico en sus laboratorios. La cooperación entre ambas instituciones permitió que un investigador de la UCO, Gregorio Ortiz, realizara una estancia en Xiamen. Allí pudo sintentizar y analizar por microscopia los materiales catódicos del experimento.

La nueva batería es un desarrollo escalable, por lo que puede resultar de interés tanto para la industria automovilística como para la electrónica.

Gregorio F. Ortiz, María C. López, Yixiao Li, Matthew J. McDonald, Marta Cabello, José L. Tirado & Yong Yang. ‘Enhancing the energy density of safer Li-ion batteries by combining high-voltage lithium cobalt fluorophosphate cathodes and nanostructured titania anodes’. Scientific Reports 6, Article number: 20656 (2016) doi: 10.1038/srep20656

La técnica puede abaratar los procesos de producción en la pigmentación en morteros de revestimiento, cerámicas y otros materiales de construcción

La Universidad de Córdoba ha depurado una tecnología que permite identificar los colores presentes en un objeto y, lo más novedoso, cuantificarlos. En algunos procesos industriales como la producción de materiales de construcción o de cerámicas, en los que se aplican pigmentos para embellecerlos, este hallazgo puede contribuir considerablemente a abaratar los costes de producción, al poder calcular con mayor eficacia las materias primas necesarias para colorear.

La Universidad de Córdoba participa en un proyecto el desarrollo de nuevos morteros de cal para la restauración y prevención de los procesos de degradación en el patrimonio histórico. El grupo de investigación FQM-175 de química inorgánica está incluido en un proyecto liderado por el Grupo Puma por el que mediante la aplicación de técnicas de encapsulación se persigue extender la efectividad de los morteros de cal frente a las distintas causas de deterioro a lo largo del tiempo y contribuir a la mejora medioambiental de edificios con carácter monumental. 

Un millar de alumnos de centros de Córdoba y Sevilla conocen los laboratorios de la UCO por medio de una acción que pretende generar nuevas vocaciones científicas

Un millar de estudiantes de diferentes centros de Secundaria de las provincias de Córdoba y Sevilla han iniciado su primer contacto con la química universitaria. A través de la novena edición de las Jornadas de Introducción al Laboratorio Experimental de Química, que organiza la Facultad de Ciencias de la UCO, los diferentes departamentos relacionados con esta disciplina muestran este mes todas las posibilidades que tiene la química. Con esta actividad, la Universidad de Córdoba pretende generar vocaciones científicas entre estudiantes de enseñanzas medias.

Las jornadas comenzaron el martes 12 de enero y a cada sesión acude unos 150 estudiantes. El jueves 14 de enero ha contado con 181 estudiantes de los colegios Santa Victoria y Séneca (de Córdoba) y los institutos de educación secundaria Luis Vélez de Guevara, Nicolás Copércino (ambos de Écija, Sevilla), Juan de la Cierva (Puente Genil), Colonial (Fuente Palmera), Aljanadic (Posadas) y Antonio Gala (Palma del Río). Las actividades se prolongan todo el mes de enero.

El decano de la Facultad de Ciencias, Manuel Blázquez, ha recordado que en los próximos años, se requerirán entre 500.000 y un millón de profesionales formados en ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas en países desarrollados. “El que tenga un interés por la ciencia, que se lo plantee como una opción”, ha subrayado ante estudiantes de Secundaria que han visitado las instalaciones del campus de Rabanales.
Las jornadas están precisamente orientadas a que centros educativos conozcan la dotación de los laboratorios químicos de la Universidad de Córdoba. De esta manera, se persigue potenciar las vocaciones entre los jóvenes ante la decisión de futuros estudios de educación superior. “Nos gusta mostrar lo que tenemos para ayudar en esta decisión y dar, con ello, un servicio a la sociedad”, ha resumido el decano de la Facultad de Ciencias.

Elegir carrera universitaria
Por su parte, el vicerrector de Estudiantes, Alfonso Zamorano, ha recordado a los asistentes a las jornadas la valoración que los estudios de ciencias y la investigación en el seno de la UCO tiene según los indicadores universitarios: “Es importante que elijáis una opción con datos objetivos y, en este sentido, un trabajo sobre la oferta académica de las universidades españolas realizado por la Universidad Complutense de Madrid muestra que la Universidad de Córdoba es la primera del país en investigación y docencia”.
El coordinador de las jornadas, Antonio Ángel Romero, ha explicado además que el ciclo sirve para eliminar ideas preconcebidas sobre “que todo lo químico es malo”. “Al contrario, en realidad ser químico es dar soluciones a los intereses de la sociedad”, ha resumido. “La química está presente en todo. Tal es así que no podríamos vivir sin ella: cualquier acción de nuestro organismo está relacionada con la química”.

En las jornadas colaboran investigadores de los departamentos de Química Analítica, Química Orgánica, Química Inorgánica, Química Física e Ingeniería Química.