miércoles, 28 de octubre de 2015

27 oct 2015 - 12:03 por Albert Cuesta. Apple está tomando medidas para que sus actividades en China sean más respetuosas con el medio ambiente. Tiene intención de construir centrales de energía solar y animar a sus proveedores con fabricación propia a utilizar energías renovables.Apple ha hecho públicos sus planes para construir proyectos de energía solar con capacidad para 200 megavatios en las regiones del norte, el este y el sur, mientras que el proveedor de iPhones Hon Hai Precision, conocido también como Foxconn, ha afirmado que en el año 2018 contará con centrales de energía solar con una capacidad de 400 megavatios en la provincia de Henan. Apple asegura que Foxconn se ha comprometido a generar un volumen de energía limpia equivalente al que su factoría de Zhengzhou consume con la producción del iPhone.
El plan a largo plazo de Apple consiste en aliarse con proveedores chinos para instalar más de 2 gigavatios de energías limpias durante los próximos años.
La compañía también ha anunciado la realización de proyectos de energía solar con una capacidad de 40 megavatios en la provincia de Sichuan, construidos en cooperación con SunPower. Afirma que estas instalaciones solares producirán más que el total de electricidad consumido por sus oficinas y sus tiendas en China, con lo que las operaciones de Apple serían ya neutrales en cuanto a emisión de carbono.
Los grupos medioambientales chinos se han quejado de que los proveedores de Apple causan graves problemas de contaminación y de que Apple la firma no ha tomado medidas para evitarlo.

Según Apple, los programas recién anunciados van a evitar más de 20 millones de toneladas métricas de contaminación por gases invernadero en el país entre la actualidad y el año 2020, lo que equivaldría a retirar de las carreteras cuatro millones de automóviles cada año.
Las familias podrán amortizar en cuatro años la inversión para autoconsumo eléctrico

·         El real decreto, criticado por el sector renovable, fija que los consumidores de menos de 10 kW no paguen un doble impuesto
Los consumidores pueden producir su propia electricidad. Esa es la noticia buena. El Gobierno da vía libre al fin para que puedan instalar placas solares (paneles fotovoltaicos) en sus chalés o viviendas unifamiliares (quedan descartados los pisos) en lugar de comprarla a las empresas comercializadoras. Es el autoconsumo eléctrico, que, además de ser bueno para el medio ambiente, lo será para el bolsillo de la inmensa mayoría de los hogares.
La mala noticia, sin embargo, es que el Ejecutivo de Rajoy prevé una serie de cargas para los autoconsumidores que opten por el autoconsumo pero a la vez se mantengan conectados a la red eléctrica para tener electricidad cuando no generen la suficiente, por ejemplo por la noche, en el caso de los paneles solares. También se establece un doble impuesto para los autoconsumidores que tengan más de 10 kilovatios (kW) de potencia contratada.
«La verdad es que el borrador inicial era desastroso, durísimo para la inmensa mayoría de las familias, de las pequeñas y medianas empresas y del sector de las energías renovables. En el real decreto recién aprobado lo han suavizado algo pero no deja de ser injusto y con impuestos al sol. En todo caso, si hay que quedarse con algo bueno es que por fin se regula el autoconsumo y que esto abre la puerta a reanimar algo al sector renovable y a los propios consumidores», resume Vicente Sánchez, presidente del Clúster de la Energía de Extremadura.
Los productores de electricidad podrán verter al sistema el exceso de energía pero no cobrarla En otros países obtienen un descuento cuando necesitan consumir energía de la red
Impuestos y ahorro
A efectos prácticos, el decreto de autoconsumo energético permite que los consumidores de menos de 10 kW no tengan que pagar el doble impuesto (por la potencia contratada y por el kilovatio producido) que sí tendrán que abonar los que tengan más de esa cantidad. Sin embargo, tendrán que pagar uno (potencia), frente a la exigencia del sector renovable y de las asociaciones de consumidores, que pedían la exención.
Hay que subrayar que los consumidores de menos de 10 kilovatios son la inmensa mayoría de las familias, cuya potencia contratada puede oscilar entre 4 y 6 kW. También tienen esta potencia las pequeñas empresas con actividad en naves industriales no muy grandes.
El presidente del Clúster de la Energía insiste en que la normativa aprobada «no cubre ni en un 30% las demandas del sector de las renovables», notablemente golpeado por la normativa gubernamental desde 2010, «pero es mejor que nada y por lo menos se regula el autoconsumo y dejarán también de señalarlos como culpables del déficit tarifario».
De forma concreta, Sánchez habla de ahorro para las familias en la factura eléctrica por producirse la propia energía. De forma sectorial, de pequeña reactivación de las empresas renovables.
Según sus cálculos, lo que se gasta de media una familia extremeña en la factura eléctrica al año puede rondar los 1.400 o 1.500 euros. El desarrollo del autoconsumo, la compra e instalación de placas y la conexión al sistema eléctrico, puede suponer, en función del precio de los paneles, de la potencia contratada y de otros factores, un coste de entre 4.000 y 6.000 euros.
Por tanto, un hogar puede amortizar la inversión para autoconsumo en un horizonte que rondaría los cuatro años. «Un planteamiento interesante que puede animar al autoconsumo, a pesar del peaje impuesto», resume.

Este experto extremeños en renovables lamenta, entre otros aspectos del decreto, que se impida que los usuarios particulares cobren por los excedentes de energía que produzcan y no utilicen. El Ministerio de Industria no lo permite salvo que se constituyan como empresa. De esta forma, si los autoconsumidores producen más electricidad de la que necesitan, podrán cargar una batería, si quieren, o verterla a la red, pero sin contraprestación económica, a diferencia de lo que ocurre en otros países, donde reciben un descuento a la hora de consumir de la red cuando sus paneles no están recibiendo luz. «Eso tampoco es entendible ni justificable», concreta.

lunes, 26 de octubre de 2015

1.energia de agua salada
 Este tipo de energía se ha conocido como energía de agua salada o marina
(Energía a partir del agua de mar o de cualquier agua salada), energía osmótica o energía azul, y es una de las fuentes más prometedoras de energía renovable que no ha sido explotada aún a fondo, tal vez debido a que es necesario invertir grandes cantidades de energía para desalinizar el agua. Se genera energía por el proceso inverso de añadir sal al agua dulce, a través de un proceso conocido como electrodiálisis

2. Heliocultivo
El revolucionario proceso llamado heliocultivo  tuvo como pionera a la empresa llamada Biotecnologías Joule. A través de este proceso se genera combustible basado en hidrocarbón, a través de la mezcla de agua salobre, nutrientes, organismos fotosintéticos, dióxido de carbono y luz solar. A diferencia de los aceites obtenidos de algas, el heliocultivo produce combustible directamente –en la forma de etanol o hidrocarbonos – que no necesita ser refinado. El método básicamente usa el proceso natural de la fotosíntesis para producir un combustible listo para usar.

3. Piezoelectricidad
Con la llegada de la población humana mundial a los 7 mil millones de habitantes, se puede pensar en aprovechar la energía cinética del movimiento/ desplazamiento humano, lo cual podría ser una fuente real de energía. La piezoelectricidad es la capacidad de algunos materiales de generar un campo eléctrico en respuesta al estrés mecánico. Mediante la colocación de tejas hechas a base de materiales Piezoeléctricos a lo largo de rutas pedestres congestionadas o también incorporados a las suelas de nuestros zapatos, se podría generar electricidad a medida que caminamos. De este modo podríamos convertir a los humanos en plantas eléctricas andantes.

4. Conversión de energía termal marina( sigla en Ingles: OTEC )

la conversión de energía termal marina o OTEC por la sigla en inglés, es un sistema hidroenergético de conversión que usa las diferencias de temperatura entre las aguas someras y las profundas para darle energía a un motor de calor (“heat Engine”). Este tipo de energía podría ser aprovechado mediante la construcción de plataformas o barcazas  en altamar, aprovechando las capas termales encontradas en las profundidades oceánicas.









5. ¿Energía a partir de heces humanas?
Así es; el compost humano también puede ser usado para generar electricidad o combustible. Actualmente existen planes para movilizar  buses en Oslo, Noruega, a base de energía producida por heces humanas. También se puede generar electricidad a partir de abonos usando combustible a partir de células microbianas, las cuales utilizan un sistema bioelectroquímico que genera una corriente mediante la imitación de interacciones bacterianas que existen en el mundo natural. El compost, por supuesto, se puede también usar como un fertilizante. ¡Las posibilidades son infinitas!

6. Energia de rocas calientes
La energía a partir de rocas calientes es un nuevo tipo de energía geotermal que funciona mediante el bombeo de agua salada fría hacia abajo hacia rocas que han sido calentadas por conducción desde el manto terrestre y por la degradación de elementos radiactivos en la corteza. A medida que esa agua se calienta, la energía creada puede ser convertida en electricidad por una turbina de vapor. Las ventajas de la energía a partir de la roca caliente son, entre otras, que la producción puede ser fácilmente controlada y que puede producir energía.

7. Energía evaporativa
Inspirados en plantas, los científicos han inventado una hoja sintética microfabricada, que es capaz de producir energía eléctrica a partir de agua en evaporación. Se pueden bombear burbujas de aire hacia el interior de las “hojas”, generando electricidad que resulta de la diferencia de las propiedades eléctricas del agua y el aire. Esta línea de investigación podría abrir la puerta hacia formas más ingeniosas de capturar la energía que surge de la evaporación


8. Vibraciones inducidas por vórtices
Esta forma de energía renovable, que captura energía a partir de corrientes lentas de agua, está inspirada en el movimiento de los peces. La energía es capturada a medida que el agua fluye a través de una red de rodillos (“rods, eddles o swirls”), en un patrón alternado, empujando y halando un objeto hacia arriba o hacia abajo o de lado a lado, de tal modo que se cree una energía mecánica. Esto trabaja de la misma forma en que los peces curvan sus cuerpos para flotar entre los vórtices producidos por los cuerpos de los peces, en frente de ellos, cabalgando en esencia en el despertar de cada uno.

9. Minería lunar
El Helio-3 es un isótopo no radiactivo luminoso que tiene un inmenso potencial para generar energía relativamente limpia a través de la fusión nuclear. La única ventaja: es raro en La Tierra pero abundante en la Luna. Existen muchos proyectos en desarrollo de minería en la Luna para el aprovechamiento de este recurso. Por ejemplo, la compañía espacial rusa Energía RKK anunció que considera el Helio-3 lunar un recurso económico con minería desarrollable para el año 2020

Tomado de: Brian Nelson en  Mother Nature.Network  Fotos: Mother Nature.Network

viernes, 23 de octubre de 2015

Separador de agua de un solo catalizador produce hidrógeno de combustión limpia 24/7

Científicos de la Universidad de Stanford han inventado un separador de agua de bajo costo que utiliza un único catalizador para producir tanto gas de hidrógeno y oxígeno 24 horas al día, siete días a la semana.
El dispositivo, que se describe en un estudio publicado el 23 de junio en Nature Communications, podría proporcionar una fuente renovable de combustible de hidrógeno de combustión limpia para el transporte y la industria.
"Hemos desarrollado un bajo voltaje, divisor de agua-catalizador único que genera continuamente hidrógeno y oxígeno durante más de 200 horas, un emocionante rendimiento récord mundial", dijo el coautor del estudio Yi Cui, profesor asociado de ciencias de los materiales e ingeniería en Stanford y de la ciencia de fotones en elLaboratorio del Acelerador Nacional SLAC.
En una primera ingeniería, la tecnología de baterías de iones de litio Cui y sus colegas se utiliza para crear un catalizador de bajo costo que es capaz de conducir toda la reacción de disociación del agua.
"Nuestro grupo ha sido pionero en la idea de usar las baterías de iones de litio para buscar catalizadores", dijo Cui. "Nuestra esperanza es que esta técnica conducirá al descubrimiento de nuevos catalizadores para otras reacciones más allá de la disociación del agua."
Profesor Asociado Yi Cui y sus colegas han inventado un separador de agua de bajo costo que utiliza un único catalizador para producir tanto gas de hidrógeno y oxígeno 24 horas al día, siete días a la semana. (Video: Haotian Wang, de la Universidad de Stanford)
Hidrógeno limpio
El hidrógeno siempre ha sido promovido como una alternativa libre de emisiones a la gasolina.
A pesar de su reputación sostenible, la mayor parte de hidrógeno de calidad comercial se realiza a partir de gas natural, un combustible fósil que contribuye al calentamiento global. Como alternativa, los científicos han estado tratando de desarrollar una forma barata y eficiente para extraer hidrógeno puro a partir de agua.
Un dispositivo de división del agua convencional consiste en dos electrodos sumergidos en un electrolito a base de agua. Una corriente de bajo voltaje aplicado a los electrodos impulsa una reacción catalítica que separa las moléculas de H 2 O, la liberación de burbujas de hidrógeno en un electrodo y oxígeno en el otro.
Cada electrodo está integrado con un catalizador diferente, típicamente platino y el iridio, dos metales raros y costosos. Pero en 2014, Stanford químico Hongjie Dai desarrolló un divisor de aguas de níquel barato y hierro que se ejecuta en una batería ordinaria 1.5 voltios.
Catalizador individual
En el nuevo estudio, Cui y sus colegas avanzaron que la tecnología aún más.
"Nuestro separador de agua es único, ya que sólo utilizamos un catalizador, óxido de níquel-hierro, tanto para los electrodos", dijo el estudiante graduado Haotian Wang, autor principal del estudio. "Este catalizador bifuncional puede dividir el agua de forma continua durante más de una semana con una entrada constante de sólo 1,5 voltios de electricidad. Eso es una eficiencia de reparto de agua sin precedentes del 82 por ciento a temperatura ambiente."
Resultado de imagen de energias alternativas
En divisores de agua convencionales, los catalizadores de hidrógeno y oxígeno a menudo requieren diferentes electrolitos con diferente pH - de un ácido, una alcalina - se mantenga estable y activo. "Para la disociación del agua práctica, se necesita una barrera caro para separar los dos electrolitos, añadiendo al coste del dispositivo", dijo Wang. "Pero nuestro divisor de agua-catalizador solo opera de manera eficiente en un electrolito con un pH uniforme."
Wang y sus colegas descubrieron que el óxido de níquel-hierro, que es barato y fácil de producir, es en realidad más estables que algunos catalizadores comerciales hechos de metales preciosos.
"Hemos construido un separador de agua convencional con dos catalizadores de referencia, uno de platino y una iridio", dijo Wang. "Al principio, el dispositivo sólo se necesita 1.56 voltios de electricidad para dividir el agua, pero dentro de 30 horas hemos tenido que aumentar la tensión de casi el 40 por ciento. Eso es una pérdida significativa de la eficiencia."
El matrimonio de las baterías y la catálisis
Para encontrar material catalítico adecuado tanto para los electrodos, el equipo de Stanford prestada una técnica utilizada en la investigación de la batería llamado tuning electroquímica inducida por litio. La idea es utilizar iones de litio para romper químicamente el catalizador de óxido de metal en piezas más pequeñas y más pequeñas.
"El desglose de óxido metálico en partículas diminutas aumenta su superficie y expone un montón de límites de grano ultra-pequeñas e interconectadas que se convierten en los sitios activos para la reacción catalítica de reparto de agua", dijo Cui. "Este proceso crea diminutas partículas que están fuertemente conectados, por lo que el catalizador tiene muy buena conductividad eléctrica y la estabilidad."
Wang utiliza la sintonización electroquímica - poniendo litio en, tomando litio fuera - para probar el potencial catalítico de varios óxidos metálicos.
"Haotian finalmente descubrió que el óxido de níquel-hierro es un material de la realización del récord mundial que puede catalizar tanto el hidrógeno y la reacción de oxígeno", dijo Cui. "Ningún otro catalizador puede hacer esto con tan gran rendimiento."
El uso de un catalizador de níquel y hierro tiene implicaciones significativas en términos de costo, agregó.
"No sólo son los materiales más baratos, pero con un solo catalizador reduce también dos conjuntos de inversión de capital a uno", dijo Cui. "Creemos que la sintonización electroquímica se puede utilizar para encontrar nuevos catalizadores para otros combustibles químicos más allá de hidrógeno. La técnica se ha utilizado en la investigación de la batería durante muchos años, pero es un nuevo enfoque para la catálisis. La unión de estos dos campos es muy poderoso. "
Otros Stanford co-autores del estudio son estudioso postdoctoral Hyun-Wook Lee, estudiante visitante Zhiyi Lu, y los estudiantes de postgrado Yong Deng, Po-Chun Hsu, Yayuan Liu y Dingchang Lin.
Se prestó apoyo por el Clima Global y Energía Proyecto en Stanford y el Stanford Graduate Fellowship Interdisciplinario programa.




De carbono El nuevo diseñador de Stanford aumenta el rendimiento de la batería
Por Mark Schwartz
Científicos de la Universidad de Stanford han creado un nuevo material de carbono que aumenta significativamente el rendimiento de las tecnologías de almacenamiento de energía. Sus resultados se presentan en la portada de la revista ACS Central Science.
Resultado de imagen de energias alternativas
"Hemos desarrollado un 'diseñador de carbono" que es a la vez versátil y controlable ", dijo Zhenan Bao, el autor principal del estudio y profesor de ingeniería química en Stanford. "Nuestro estudio muestra que este material tiene excepcional capacidad de almacenamiento de energía, lo que permite un rendimiento sin precedentes en las baterías de litio-azufre y supercondensadores."
Según Bao, el nuevo diseñador de carbono representa una mejora dramática sobre carbón activado convencional, un material económico ampliamente utilizado en productos que van desde filtros de agua y desodorantes de aire a los dispositivos de almacenamiento de energía.
"Una gran cantidad de carbón activo barato está hecho de cáscaras de coco," Bao dijo. "Para activar el carbono, los fabricantes queman el coco a altas temperaturas y luego químicamente lo tratan."
El proceso de activación crea nanométricas agujeros o poros, que aumentan el área de superficie del carbono, lo que le permite catalizar más reacciones químicas y almacenar cargas eléctricas más.
Pero el carbón activado tiene serios inconvenientes, Bao dijo. Por ejemplo, hay poca interconectividad entre los poros, lo que limita su capacidad para transportar electricidad.
"Con el carbón activado, no hay manera de controlar la conectividad de los poros," Bao dijo. "Además, una gran cantidad de impurezas de las cáscaras de coco y otros materiales de partida en bruto se dejan llevar en el carbono. Como desodorante refrigerador, carbón activado convencional está muy bien, pero no proporciona un alto rendimiento suficiente para los dispositivos electrónicos y aplicaciones de almacenamiento de energía. "
Redes 3D
En lugar de cáscaras de coco, Bao y sus colegas desarrollaron una nueva forma de sintetizar carbono de alta calidad usando baratas - químicos y polímeros - y no contaminados.
El proceso comienza con la realización de hidrogel, un polímero basado en agua con una textura esponjosa similar a lentes de contacto blandas.
Polímeros "hidrogel" forman un marco interconectado, en tres dimensiones, ideal para la conducción de electricidad, "Bao dijo." Este marco también contiene moléculas orgánicas y átomos funcionales, tales como nitrógeno, los cuales nos permiten afinar las propiedades electrónicas del carbono ".
Para el estudio, el equipo de Stanford utilizó un proceso de carbonización y activación de leve a convertir los marcos orgánicos de polímeros en láminas nanómetros de espesor de carbono.
"Las láminas de carbono forman una red 3D que tiene buena conectividad de los poros y de alta conductividad electrónica", dijo el estudiante graduado John A, co-autor principal del estudio. "También hemos añadido hidróxido de potasio para activar químicamente las láminas de carbono y aumentar su superficie."
El resultado: el diseñador de carbono que puede ser afinado para una variedad de aplicaciones.
"Lo llamamos de carbono de diseño, ya que podemos controlar su composición química, tamaño de poro y superficie simplemente cambiando el tipo de polímeros y enlazadores orgánicos que utilizamos, o ajustando la cantidad de calor que aplicamos durante el proceso de fabricación," Para dicho.
Por ejemplo, el aumento de la temperatura de procesamiento de 750 grados Fahrenheit (400 grados Celsius) a 1650 F (900 C) resultó en un incremento de 10 veces en volumen de poros.
El procesamiento posterior produce material de carbono con una superficie récord de 4.073 metros cuadrados por gramo - el equivalente a tres campos de fútbol americano de lleno en una onza de carbono. El área de superficie máxima alcanzada con carbón activado convencional es de aproximadamente 3000 metros cuadrados por gramo.
"Zona alta de la superficie es esencial para muchas aplicaciones, incluyendo electrocatálisis, almacenamiento de energía, y la captura de las emisiones de dióxido de carbono de las fábricas y plantas de energía", dijo Bao.
Resultado de imagen de energias alternativas
Supercapacitadores
Para ver cómo el nuevo material se realiza en condiciones del mundo real, el equipo de Stanford fabrica electrodos de carbono recubiertos y los instaló en las baterías de litio-azufre y supercondensadores.
"Supercapacitors son dispositivos de almacenamiento de energía ampliamente utilizados en el transporte y la electrónica debido a su carga ultra rápida y descargando capacidad", dijo el investigador postdoctoral Zheng Chen, co-autor principal. "Para supercondensadores, el material de carbono ideal tiene una gran área superficial para el almacenamiento de cargas eléctricas, alta conductividad para el transporte de electrones y una arquitectura de poro adecuado que permite el rápido movimiento de los iones de la solución de electrolito a la superficie de carbono."
En el experimento, una corriente se aplicó a supercondensadores equipadas con electrodos diseñador-carbono.
Los resultados fueron espectaculares. Conductividad eléctrica mejorada de tres veces en comparación con electrodos de supercondensadores hechas de carbón activado convencional.
"También encontramos que nuestro diseñador de carbono mejoró la tasa de entrega de potencia y la estabilidad de los electrodos", añadió Bao.
Baterías
Las pruebas también se llevaron a cabo en las baterías de litio-azufre, una tecnología prometedora con un grave defecto: Cuando el litio y azufre reaccionan, producen moléculas de polisulfuro de litio, que puede filtrarse desde el electrodo en el electrolito y hacer que la batería falle.
El equipo de Stanford descubrió que los electrodos hechos con lata de carbono diseñador trampa de esos polisulfuros molestos y mejorar el rendimiento de la batería.
"Podemos diseñar fácilmente electrodos con poros muy pequeños que permiten a los iones de litio que se difunden a través del carbón, pero impiden que los polisulfuros de la filtración", dijo Bao. "Nuestra carbono diseñador es fácil de hacer, relativamente barato y cumple con todos los requisitos críticos para electrodos de alto rendimiento."
Otros Stanford co-autores del estudio son el estudiante graduado Jiajun Él; académicos posdoctorales Hongbin Yao, Kwanpyo Kim y Ho-Hsiu Chou; profesor visitante Lijia Pan; y profesores Jennifer Wilcox y Yi Cui.
El estudio fue financiado en parte por el Clima Global y Proyecto de Energía y al Instituto Precourt de Energía en Stanford. Apoyo adicional fue proporcionado por elLaboratorio del Acelerador SLAC Nacional y el Centro de SUNCAT de Interfaz Ciencia y Catálisis en Stanford.
Este artículo fue publicado originalmente en el Informe de Stanford.
27 de mayo de 2015




Batería de aluminio de Stanford ofrece alternativa segura a las baterías convencionales
Vídeo de Mark Schwartz
Universidad de Stanford Profesor Hongjie Dai y sus colegas han desarrollado una batería de aluminio de alto rendimiento.
La nueva batería de aluminio-litio podría sustituir muchas de las baterías de iones de litio y alcalinas de amplio uso en la actualidad.
Científicos de la Universidad de Stanford han inventado la primera batería de aluminio de alto rendimiento que es la carga rápida, de larga duración y de bajo costo. Los investigadores dicen que la nueva tecnología ofrece una alternativa segura a muchas baterías comerciales de amplio uso en la actualidad.
"Hemos desarrollado una batería de aluminio recargable que puede sustituir a los dispositivos de almacenamiento existentes, tales como las baterías alcalinas, que son malos para el medio ambiente, y las baterías de iones de litio, que en ocasiones se incendió", dijo Hongjie Dai, profesor de química en Stanford . "Nuestra nueva batería no se incendie, incluso si se profundiza a través de él."
Dai y sus colegas describen su novela de la batería de iones de aluminio en "Una batería de aluminio-litio recargable ultrarrápida", que será publicado en el 06 de abril antelación edición digital de la revistaNaturaleza. 
El aluminio ha sido durante mucho tiempo un material atractivo para las baterías, principalmente debido a su capacidad de almacenamiento de bajo costo, baja inflamabilidad y de alto cargo. Durante décadas, los investigadores han intentado, sin éxito, para desarrollar una batería comercialmente viable de aluminio-litio. Un desafío clave ha sido encontrar materiales capaces de producir suficiente voltaje después de repetidos ciclos de carga y descarga.
Cátodo de grafito
Una batería de iones de aluminio se compone de dos electrodos: un ánodo cargado negativamente de aluminio y un cátodo cargado positivamente.
"La gente ha tratado diferentes tipos de materiales para el cátodo", dijo Dai. "Accidentalmente Descubrimos que una solución simple es utilizar el grafito, que es básicamente de carbono. En nuestro estudio, hemos identificado algunos tipos de material de grafito que nos dan un rendimiento muy bueno."
Para la batería experimental, el equipo de Stanford coloca el ánodo y el cátodo de grafito de aluminio, junto con un electrolito líquido iónico, dentro de una bolsa recubierta con polímeros flexible.
"El electrolito es básicamente una sal que es líquido a temperatura ambiente, por lo que es muy seguro", dijo el estudiante graduado de Stanford Ming Gong, co-autor principal del Naturaleza estudio.
Baterías de aluminio son más seguras que las baterías de iones de litio convencionales utilizados en millones de computadoras portátiles y teléfonos celulares hoy en día, añadió Dai.
"Las baterías de litio pueden ser un peligro de incendio", dijo.
A modo de ejemplo, se refirió a las recientes decisiones de United y Delta Airlines para prohibir los envíos de batería de litio a granel en los aviones de pasajeros.
"En nuestro estudio, tenemos videos que muestran que se puede perforar a través de la bolsa de la batería de aluminio, y seguiremos trabajando por un tiempo más largo sin la captura de fuego", dijo Dai. "Pero las baterías de litio pueden apagarse de forma impredecible - en el aire, el coche o en el bolsillo Además de la seguridad, hemos logrado grandes avances en el rendimiento de la batería de aluminio.."
Un ejemplo es la carga ultra rápida. Propietarios de teléfonos inteligentes saben que puede tomar horas para cargar una batería de iones de litio. Pero el equipo de Stanford informó "tiempos de carga sin precedentes" de hasta un minuto con el prototipo de aluminio.
La durabilidad es otro factor importante. Baterías de aluminio desarrolladas en otros laboratorios generalmente murieron después de sólo 100 ciclos de carga-descarga.Pero la batería Stanford era capaz de soportar más de 7.500 ciclos sin ninguna pérdida de capacidad. "Esta fue la primera vez que una batería de aluminio-litio ultra rápida se construyó con la estabilidad de miles de ciclos", escribieron los autores.
En comparación, una típica batería de iones de litio dura alrededor de 1000 ciclos.
"Otra de las características de la batería de aluminio es la flexibilidad", dijo Gong. "Se puede doblar y doblar, por lo que tiene el potencial para su uso en dispositivos electrónicos flexibles. El aluminio es también un metal más barato que el litio".
Aplicaciones
Además de pequeños dispositivos electrónicos, las baterías de aluminio se podrían utilizar para almacenar energía renovable en la red eléctrica, dijo Dai.
"La red necesita una batería con un largo ciclo de vida que puede almacenar rápidamente y liberar energía", explicó. "Nuestros últimos datos no publicados sugieren que una batería de aluminio se puede recargar a decenas de miles de veces. Es difícil imaginar la construcción de una batería enorme de iones de litio de almacenamiento de red."
La tecnología de aluminio-litio también ofrece una alternativa ecológica a las pilas alcalinas desechables, dijo Dai.
"Millones de consumidores utilizan AA de 1,5 voltios y AAA", dijo. "Nuestra batería recargable de aluminio genera alrededor de dos voltios de electricidad. Eso es más alta de lo que nadie ha conseguido con el aluminio."
Pero se necesitan más mejoras para que coincida con el voltaje de las baterías de iones de litio, añadió Dai.
"Nuestra batería produce alrededor de la mitad de la tensión de una batería de litio típica", dijo. "Pero la mejora del material de cátodo podría llegar a aumentar la densidad de la tensión y la energía lo contrario, nuestra batería tiene todo lo más que te soñar que una batería debe tener:.. Electrodos de bajo costo, buena seguridad, carga de alta velocidad, la flexibilidad y el largo ciclo de vida que ver esto como una nueva batería en sus primeros días. Es muy emocionante ".
Otros autores co-principales del estudio afiliado con Stanford están visitando los científicos Mengchang Lin del Instituto de Taiwán Industrial Technology Research, Bingan Lu de la Universidad de Hunan, y erudito postdoctoral Yingpeng Wu. Otros autores son Di-Yan Wang, Mingyun Guan, Michael Angell, Changxin Chen y Jiang Yang, de Stanford; y Bing-Joe Hwang de la Universidad Nacional de Taiwán de Ciencia y Tecnología.
El apoyo principal de la investigación fue proporcionada por los EE.UU. Departamento de Energía, el Taiwán Instituto Industrial Technology Research, el StanfordClimático Global y el Proyecto de Energía, del Stanford Institute Precourt para la Energía y el Ministerio de Educación de Taiwán
Marcos Schwartz escribe sobre tecnología de la energía en el Instituto Precourt de Energía de la Universidad de Stanford.
Este artículo fue publicado originalmente en el Informe de Stanford.
06 de abril 2015



Los investigadores estrategias actuales para la eliminación de dióxido de carbono atmosférico
Por Mark oro y Mark Schwartz
El presidente Obama ha llamado a grandes inversiones en el viento, las formas renovables de energía solar y otras de energía para cortar estadounidense dióxido de carbono (CO 2) las emisiones del 80 por ciento en 2050. Sin embargo, un número creciente de científicos advierten que las tecnologías de baja emisión de carbono no será suficiente para satisfacer objetivos climáticos, lo que requerirá un nuevo conjunto de tecnologías que eliminan el CO 2 del aire.
Este enfoque emisiones negativas a la reducción de CO atmosférico 2 fue el tema central de un simposio en la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en San José.

"Las energías renovables - como la solar, eólica, hidráulica y bioenergía - y tecnologías de secuestro, como la captura y almacenamiento de carbono (CCS), podrían ayudar a frenar CO 2 emisiones", dijo el organizador del simposio Jennifer Milne, analista de evaluación de la energía en el Clima Global y Energía Proyecto (GCEP) en la Universidad de Stanford. "Para aumentar estos, existen tecnologías que eliminan atmosférica de CO 2 y, potencialmente, mantenerlo fuera de la atmósfera. Estas emisiones negativas tecnologías tienen ventajas y desventajas, y varían drásticamente en el costo previsto."
La gran mayoría de los modelos climáticos predicen que limitar el aumento de temperatura de la Tierra a 2 grados centígrados (3,6 grados Fahrenheit) requerirá importante despliegue de tecnologías de emisiones negativas en la segunda mitad de este siglo, dijo la presidente del simposio Peter Smith de la Universidad de Aberdeen. Smith describió las categorías de tecnologías de emisiones negativas, incluyendo la captura directa de CO 2 del aire, aplastando ciertos minerales que la captura de carbono de forma natural y dispersar ampliamente en tierra o en el mar, y la forestación, que está creando bosques de carbono de absorción donde antes lo hicieron no existe.
Sin embargo, la combinación de la bioenergía con captura y almacenamiento de carbono (BECCS) podría estar recibiendo la mayor atención de las tecnologías-emisiones negativas. Fue uno de los temas de un 2,013 GCEPinforme co-escrito por Milne que evaluó las tecnologías de producción de energía que podrían reducir el carbono atmosférico. El enfoque BECCS se puede utilizar en las centrales que generan electricidad o fábricas que hacen productos químicos y combustibles. BECCS se aprovecha de la capacidad innata de las plantas para capturar CO atmosférico 2 para la fotosíntesis. En la naturaleza, el CO 2 es finalmente liberado a la atmósfera como decae la planta. En una instalación BECCS, hierba y otra vegetación se quema junto con el carbón o el gas natural. Los CO 2 emisiones son capturados y secuestrados en el suelo en lugar de entrar en la atmósfera, evitando así el proceso de descomposición. El resultado es una reducción neta negativa en la atmósfera de CO 2.
Una serie de cuestiones técnicas y de políticas tienen que ser abordados antes de tecnologías de nivel de emisiones negativas se pueden implementar a escala.Algunos de los principales desafíos fueron discutidos por los altavoces del simposio Smith, Jennifer Wilcox de Stanford, Ken Caldeira de Stanford y Dpto de Ecología Global de la Institución Carnegie, y James Edmonds del Instituto de Investigación del Cambio Global Conjunta.
Wilcox, profesor de ingeniería de los recursos energéticos, señaló que las leyes termodinámicas dictan que la captura de aire directa de CO 2 requeriría tanta energía que cualquier sistema para hacerlo tendría que funcionar con energías renovables o que produciría más emisiones de lo que sería Eliminar. Además, los costos totales del enfoque de mineral triturado - conocidos como "acelerado la intemperie" cuando se utilizan calor y procesamiento - son actualmente prohibitivo en $ 1,000 por tonelada de CO 2 retirado, dijo Wilcox. El uso de subproductos de determinados procesos industriales, como el polvo de horno de cemento, para absorber el carbono de forma pasiva es económica, dijo, pero el potencial global total para este enfoque representa un porcentaje muy pequeño de los gases que necesitan ser removidos.
Lisamarie Windham-Myers de los BECCS Geológico de Estados Unidos en comparación con las técnicas de manejo de la tierra - como la restauración de los humedales y la agricultura sostenible -. Que podrían conducir a la eliminación a gran escala de carbono en la atmósfera, así como otros beneficios ambientales PeterByck, un cineasta en Universidad del Estado de Arizona, tamiza y habló de su corto documental en una ganadería sostenible proyecto que restaura las tierras de pastoreo mientras toma atmosférica de CO 2.
Aunque algunas de estas tecnologías, las emisiones negativas puede ser grande para hacer, dijo Caldeira, ellos no van a resolver el problema climático. "Para cada CO 2molécula que usted pone en, usted tendría que sacar un out de la atmósfera, por lo que la escala del sistema que usted necesita es similar a la escala de nuestro sistema de energía", dijo.
"Si tenemos que hacer algo en la escala del sistema energético actual" Caldeira argumentó, "¿por qué no construir un nuevo sistema energético que no pone de carbono a la atmósfera en el primer lugar."
Sin embargo, el carbono simplemente no emisor será insuficiente para cumplir los objetivos climáticos, lo que requerirá tecnologías-emisiones negativas, dijo moderador simposio de Sally Benson, profesor de ingeniería de los recursos energéticos en Stanford y director del Instituto Precourt para la Energía.

"Las tecnologías negativas-de emisiones, como BECCS, pueden considerarse como parte de una póliza de seguros para la mitigación del cambio climático", dijo Benson. "Este enfoque aún deja preguntas sin respuesta, pero al no considerar cuidadosamente sería demasiado arriesgado."