M-ERA.NET 2021 COOL BATMAN
Battery thermal management system based on high power density digital microfluidic magnetocaloric coolingNo obstant això, un inconvenient important resideix en l’estret rang de temperatures en el qual les bateries operen a la seva màxima eficiència sense degradar-se.
Hi ha dos aspectes importants en el control tèrmic de les bateries (BTMS): la tecnologia de refrigeració ha de ser eficient i compacta.
La majoria de BTMS estan encara basats en la tecnologia de compressió de vapor, que involucra gasos nocius per al medi ambient. Hi ha un enorme esforç científic per trobar sistemes de refrigeració més ecològics i eficients, i entre ells destaquen els basats en l’efecte magnetocalòric.
Malgrat els nombrosos estudis fets fins avui, els dispositius basats en aquest efecte presenten problemes a causa d’una transferència de calor ineficient i pèrdues hidràuliques (lligades al fluid refrigerant).
El fenomen EWOD està basat en les propietats de mullat de gotes líquides en una superfície sòlida dielèctrica: variant el potencial aplicat és possible manipular (fins i tot moure) petites gotes de fluid.
Una manipulació ràpida amb el consegüent moviment d’un petit volum de líquid que serveixi per al transport de calor a través del material magnetocalòric (en comptes d’un flux continu de fluid) pot donar lloc a una reducció dràstica de les pèrdues hidràuliques i una reducció important de la quantitat de material magnetocalòric requerit, cosa que resultarà en un dispositiu de refrigeració més compacte i eficient.
En aquest dispositiu, les gotes líquides operarien com a interruptors tèrmics en els quals la gota absorbiria calor en un lloc determinat del material magnetocalòric i mitjançant un moviment ràpid l’alliberaria en un altre lloc determinat (embornal de calor).
El concepte del projecte permet fer ús de la refrigeració magnetocalòrica energèticament eficient com a tecnologia disruptiva i ecològica per a aplicacions de bateries com una de les tecnologies de subministrament d’energia sostenible.
Els sistemes magnetocalòrics ajuden a reduir dràsticament les emissions de gasos d’efecte d’hivernacle una vegada establerts com a alternativa a la compressió de vapor.
El principal resultat és el desenvolupament d’un nou principi de refrigeració magnetocalòrica mitjançant l’aplicació d’interruptors tèrmics EWOD (microfluids digitals).
Els resultats del projecte COOL BATMAN són d’interès immediat per al BTMS,
ja que la gestió tèrmica de la bateria és un dels colls d’ampolla per al funcionament eficient
de les bateries modernes.
Impacte directe en la futura cadena de producció
La miniaturització reduirà la quantitat de materials magnetocalòrics i magnètics necessaris per quilowatt de potència.
Els materials magnetocalòrics sòlids es poden reciclar i reutilitzar
COOLBATMAN podria reemplaçar la omnipresent tecnologia de compressió de vapor.
Funcionament més eficient de les bateries i prolongació de la seva vida útil
COOLBATMAN impactaria i recolzaria la creixent producció de bateries d’ions de liti.
functionalmaterials@ub.edu
Els membres del consorci són:
- Facultat d’Enginyeria Mecànica, Laboratori de Refrigeració i Energia Urbana (dr. Urban Tomc)
- Jožef Stefan Institut, departament d’electroceràmica K5 (prof. dr. Hana Uršič Nemevšek)
- Institut Leibniz d’investigació en estat sòlid i materials de Dresden, (dr. Maria Krautz)
- Universitat de Barcelona, Departament de Física de la Materia Condensada, (prof. dr. Lluis Mañosa)
Equip de projecte
Lluis Mañosa Carrera
Investigador principal
Eduard Vives Santa-Eulalia
Investigador
Enric Stern Taulats
Investigador
Publicacions destacades
Amb el suport de:
