M-ERA.NET 2021 COOL BATMAN
Battery thermal management system based on high power density digital microfluidic magnetocaloric coolingEn las últimas décadas, el aumento en la producción de baterías de litio ha dado lugar a una reducción del 85% en el precio, de forma que los vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía son viables por primera vez en la historia. Además, se espera que las baterías de litio sean importantes al disminuir la dependencia de los combustibles fósiles.
Sin embargo, un inconveniente importante reside en el estrecho rango de temperaturas en el cual las baterías operan a su máxima eficiencia sin degradarse.
Hay dos aspectos importantes en el control térmico de las baterías (BTMS): la tecnología de refrigeración tiene que ser eficiente y compacta.
La mayoría de BTMS están todavía basados en la tecnología de compresión de vapor, que involucra gases nocivos para el medio ambiente. Hay un enorme esfuerzo científico para encontrar sistemas de refrigeración más ecológicos y eficientes, y entre ellos destacan los basados en el efecto magnetocalòric.
A pesar de los numerosos estudios hechos hasta hoy, los dispositivos basados en este efecto presentan problemas a causa de una transferencia de calor ineficiente y pérdidas hidráulicas (ligadas al fluido refrigerante).
El fenómeno EWOD está basado en las propiedades de mojado de gotas líquidas en una superficie sólida dieléctrica: variando el potencial aplicado es posible manipular (incluso mover) pequeñas gotas de fluido.
Una manipulación rápida con el consiguiente movimiento de un pequeño volumen de líquido que sirva para el transporte de calor a través del material magnetocalórico (en vez de un flujo continuo de fluido) puede dar lugar a una reducción drástica de las pérdidas hidráulicas y una reducción importante de la cantidad de material magnetocalórico requerido, lo que resultará en un dispositivo de refrigeración más compacto y eficiente.
En este dispositivo, las gotas líquidas operarían como interruptores térmicos en los cuales la gota absorbería calor en un lugar determinado del material magnetocalòric y mediante un movimiento rápido lo liberaría en otro lugar determinado (sumidero de calor).
El concepto del proyecto permite hacer uso de la refrigeración magnetocalórica energéticamente eficiente como tecnología disruptiva y ecológica para aplicaciones de baterías como una de las tecnologías de suministro de energía sostenible.
Los sistemas magnetocalóricos ayudan a reducir drásticamente las emisiones de gases de efecto invernadero una vez establecidos como alternativa a la compresión de vapor.
Los resultados del proyecto COOL BATMAN son de interés inmediato para el BTMS, puesto que la gestión térmica de la batería es uno de los cuellos de botella para el funcionamiento eficiente de las baterías modernas.
Impacto directo en la futura cadena de producción
La miniaturización reducirá la cantidad de materiales magnetocalóricos y magnéticos necesarios por kilovatio de potencia.
Los materiales magnetocalóricos sólidos se pueden reciclar y reutilizar
COOLBATMAN podría reemplazar la omnipresente tecnología de compresión de vapor.
Funcionamiento más eficiente de las baterías y prolongación de su vida útil
COOLBATMAN impactaría y apoyaría la creciente producción de baterías de iones de litio.
functionalmaterials@ub.edu
Los miembros del consorcio son:
- Facultad de Ingeniería Mecánica, Laboratorio de Refrigeración y Energía Urbana (dr. Urban Tomc)
- Jožef Stefan Instituto, departamento de electroceràmica K5 (prof. dr. Hana UršičNemevšek)
- Instituto Leibniz de investigación en estado sólido y materiales de Dresde, (dr. Maria Krautz)
- Universitat de Barcelona, Departamento de Física de la Materia Condensada, (prof. dr. Lluis Mañosa)
Equipo de proyecto
Lluis Mañosa Carrera
Investigador principal
Eduard Vives Santa-Eulalia
Investigador
Enric Stern Taulats
Investigador
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