Análisis del ciclo de vida (ACV) del proceso de fabricación de una batería de Zn/Aire

Abstract

[SPA] El uso cada vez más frecuente de nuevas tecnologías portátiles y el interés reciente hacia la obtención de vehículos eléctricos competitivos han alentado a importantes grupos de investigación mundiales para conseguir nuevos tipos de baterías con prestaciones superiores a los ya existentes. Estas nuevas baterías deben responder a uno o varios de los siguientes hitos: - Alta capacidad y energía específica. - Nivel de potencia suficiente. - Elevado número de ciclos de carga y descarga. - Alta eficiencia coulómbica y energética. - Bajo coste de fabricación y de mantenimiento. - Mínimo impacto medioambiental durante su fabricación y uso. En el laboratorio de Materiales Avanzados para la Producción y Almacenamiento de Energía se está investigando en un nuevo tipo de baterías compuestas con un electrodo negativo de Zinc (Zn). Los resultados obtenidos hasta el momento permiten ser optimistas en cuanto a sus buenas propiedades, entre las que destacan su alta recargabilidad y eficiencias energética y coulómbica. Por otra parte, es conocida la menor toxicidad de los materiales que componen los electrodos de Zinc, en comparación con otras alternativas que contengan Litio o Plomo, así como sus precios moderados. Ante estas evidencias, este Trabajo de Fin de Máster tiene como objetivo el llevar a cabo un análisis de ciclo de vida (ACV) de una batería diseñada y probada en el laboratorio. Se pretende llevar a cabo un estudio ACV de una batería de Zn/Aire, en el que se incluya el impacto que tiene sobre el medioambiente los materiales usados en la fabricación de la batería, desde la extracción minera de los mismos hasta la terminación de la manufactura de dicha batería. Además, se evaluará el consumo energético durante todo el proceso de fabricación. Por último, este trabajo se completará con el del coste económico de la fabricación de la batería, así como del gasto por número de ciclos. Para ello se usará un software libre, como OpenLCA, con acceso a bases de datos como Ecoinvent. [ENG] The increasing use of new portable technologies and the recent interest in obtaining competitive electric vehicles have encouraged major global research groups to obtain new types of batteries with superior performance compared to existing ones. These new batteries must comply to one or more of the following requirements: - High capacity and specific energy. - Sufficient power level. - High number of charge and discharge cycles. - High coulombic and energy efficiency. - Low manufacturing and maintenance cost. - Minimum environmental impact during its manufacture and use. In the Advanced Materials for Energy Production and Storage laboratory, new types of batteries based in zinc negative electrode are being investigated. The results obtained so far allow us to be optimistic regarding its good properties, among which its high rechargeability and energy and coulombic efficiencies stand out. On the other hand, the lower toxicity of the materials that make up the Zinc electrodes, when compared to other alternatives such as Lithium or Lead, as well as their moderate prices, are known. Given these evidence, this Final Master's Project aims to carry out a battery life cycle assessment (LCA) designed and tested in the laboratory. It is intended that the student carry out a LCA study of a Zn/Air battery, which includes the impact that the materials used in the manufacture of the battery have on the environment, from the mining extraction until the completion of the manufacture of the battery. In addition, energy consumption will be evaluated throughout the manufacturing process. Finally, this work will be completed with the economic cost of manufacturing the battery, as well as the cost per number of cycles. For this, free software will be used, such as OpenLCA, with access to databases such as Ecoinvent.