quinta-feira, 29 de agosto de 2019

Inovação Aumenta a Taxa de Reciclagem de Baterias de Íons de Lítio para mais de 80%


Solução de reciclagem de baterias de íon de lítio


A empresa finlandesa de energia limpa Fortum alcançou uma taxa de reciclagem de baterias de íons de lítio acima de 80% - contra uma taxa atual de 50% - com um processo de reciclagem hidrometalúrgico com baixo CO2.

A fortum alega ser capaz de reciclar mais de 80% dos materiais das baterias de íons de lítio. O processo de baixo nível de
CO2 em escala industrial permite recuperar o cobalto, manganês e níquel da bateria para reutilização na produção de novas
baterias.



Uma nova solução da empresa nórdica de energia limpa Fortum torna mais de 80% das baterias de veículos elétricos (EV) recicláveis, retornando metais escassos de volta à circulação e resolvendo a lacuna de sustentabilidade, reduzindo a necessidade de minerar cobalto, níquel e outros materiais escassos. A taxa atual de reciclagem de baterias de íon-lítio é de aproximadamente 50%.

“Existem muito poucas tecnologias economicamente viáveis ​​em funcionamento para reciclar a maioria dos materiais nas baterias de íons de lítio. Vimos um desafio ainda não resolvido e desenvolvemos uma solução escalável de reciclagem para todas as indústrias que usam baterias ”, disse Kalle Saarimaa, vice-presidente da Fortum Recycling and Waste.

A Fortum atinge a taxa de reciclagem de 80% com um processo de reciclagem hidrometalúrgico de baixo CO2. As baterias são primeiramente tornadas seguras para tratamento mecânico, com plásticos, alumínio e cobre separados e direcionados para seus próprios processos de reciclagem.

A maioria das soluções atuais de reciclagem de baterias EV não é capaz de recuperar metais escassos. A Crisolteq possui uma unidade de reciclagem hidrometalúrgica em Harjavalta, Finlândia, onde a 'massa negra' pode ser tratada em escala industrial.

O processo de recuperação hidrometalúrgica permite que o cobalto, lítio, manganês e níquel sejam recuperados das baterias e entregues aos fabricantes de baterias para reutilização na produção de novas baterias. A tecnologia foi desenvolvida pela empresa de crescimento finlandesa Crisolteq, que possui uma unidade de reciclagem hidrometalúrgica em Harjavalta, na Finlândia, que já é capaz de operar em escala industrial.

No futuro, os componentes da bateria não serão provenientes apenas
 da mineração; eles terão que vir da reciclagem e de aplicações que
 utilizam fluxos laterais industriais. A capacidade de recuperar
esses materiais impulsionará o aumento de veículos elétricos.
“A economia circular, em seu sentido mais estrito, significa reciclar um elemento para sua função ou finalidade original. Quando discutimos a reciclagem de baterias de íon de lítio, o objetivo final é que a maioria dos componentes da bateria seja reciclada para novas baterias ”, compartilhou Saarimaa.

A Fortum também está pilotando as chamadas aplicações de “segunda vida” para baterias, onde as baterias EV são usadas em aplicações estacionárias de armazenamento de energia depois que elas não são mais adequadas ao seu objetivo original.

De acordo com uma previsão da Agência Internacional de Energia, o número de veículos elétricos nas estradas do mundo aumentará de 3 milhões para 125 milhões até 2030. Em 2015, o mercado global de reciclagem de baterias de íons de lítio valia cerca de 1,7 milhões de euros, mas é deverá crescer nos próximos anos para mais de 20 bilhões de euros.





Assista ao vídeo sobre o que é a solução de reciclagem de baterias






terça-feira, 27 de agosto de 2019

Motor Elétrico Refrigerado Diretamente Construído a Base de Materiais Poliméricos


Novo conceito de refrigeração para mobilidade ecológica

Os acionamentos elétricos são um componente importante dos conceitos de mobilidade ecologicamente corretos, enquanto que tonar os carros elétricos mais leves também envolve reduzir o peso do motor. Uma maneira de fazer isso é construí-lo a partir de materiais poliméricos reforçados com fibra.

Pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Tecnologia Química (ICT) estão trabalhando em conjunto com o KIT Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT) para desenvolver um novo conceito de resfriamento em tempo de operação que permitirá que polímeros sejam usados como materiais de carcaça do motores. 

De fato, o Instituto Fraunhofer desenvolveu um motor elétrico de resfriamento direto (arrefecimento por circulação de líquido) em construção plástica para aplicações de tração como parte de um projeto com vários órgãos do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe (KIT). 


E essa não é a única vantagem do novo conceito de resfriamento: ele também aumenta significativamente a densidade de potência e a eficiência do motor em comparação com o estado da arte atual. O novo conceito de resfriamento aumenta significativamente a densidade de potência contínua do motor, já que não é mais o caso do motor que é resfriado, mas os doze dentes individuais do estator.
Todos os componentes eletricamente ativos do conjunto do estator (enrolamentos de cobre, sensores ou conexões elétricas) são encapsulados por moldagem por transferência com um composto de moldagem de epóxi termicamente condutivo, altamente viscoso e altamente preenchido (tipo: Sumikon EME-A730E) e encapsulado suavemente. A caixa também é moldada por injeção com um composto de moldagem termo endurecível (tipo: Vyncolit X7700), onde o rolamento do rotor e a vedação do circuito de refrigeração são integrados. A escolha do processo de fabricação e dos materiais termofixos garante alta reprodutibilidade e tempos de ciclo curtos.
Vista seccional do motor elétrico. O núcleo do motor é um estator composto por doze dentes individuais, que são enrolados na vertical usando um fio plano.
Os dois principais componentes de um trem de acionamento elétrico são o motor elétrico e a bateria. E há três questões que desempenham um papel particularmente importante quando se trata de usar um motor elétrico para mobilidade ecológica: alta densidade de potência, uma configuração compacta que se encaixa perfeitamente dentro do veículo elétrico e altos níveis de eficiência. Como parte do projeto DEMIL - uma abreviatura alemã que significa motor elétrico refrigerado diretamente com carcaça leve integrada - os pesquisadores da Fraunhofer ICT em Pfinztal estão trabalhando agora com o Instituto de Tecnologia de Sistemas de Veículos (FAST) e o Instituto de Engenharia Elétrica (ETI). ) no Instituto de Tecnologia de Karlsruhe KIT para desenvolver uma nova abordagem que incorpora o resfriamento direto do estator e do rotor. “Um motor elétrico consiste em um rotor rotativo e um estator estático. O estator contém os enrolamentos de cobre pelos quais a eletricidade flui - e é aí que a maioria das perdas elétricas ocorre. Os novos aspectos do nosso novo conceito estão no estator ”, diz Robert Maertens, pesquisador do Fraunhofer ICT.
Circuito do refrigerante no estator.

Fio plano retangular substitui fio redondo

Os motores elétricos têm uma alta eficiência de mais de 90%, o que significa que uma alta proporção da energia elétrica é convertida em energia mecânica. Os 10% restantes da energia elétrica são perdidos na forma de calor. Para evitar o superaquecimento do motor, o calor no estator é atualmente conduzido através de um alojamento de metal para uma manga de resfriamento cheia de água fria. Neste projeto, a equipe de pesquisadores substituiu o fio redondo por um fio plano retangular que pode ser enrolado com mais força no estator. Isso cria mais espaço para o canal de refrigeração próximo às fases de enrolamento do fio plano. “Neste projeto otimizado, as perdas de calor podem ser dissipadas através do canal de resfriamento dentro do estator, eliminando a necessidade de transportar o calor através do invólucro de metal para uma manga de resfriamento externa. De fato, você não precisa mais de uma luva de refrigeração neste conceito. Também oferece outros benefícios, incluindo menor inércia térmica e maior saída contínua do motor ”, diz Maertens, explicando algumas das vantagens do novo sistema. Além disso, o novo design incorpora uma solução de resfriamento do rotor que também permite que a perda de calor do rotor seja dissipada diretamente dentro do motor.
Ao dissipar o calor perto de onde é gerado, os parceiros do projeto foram capazes de construir todo o motor e habitação a partir de materiais poliméricos, levando a outras vantagens. “Caixas de polímero são leves e fáceis de produzir do que caixas de alumínio. Eles também se prestam a geometrias complexas sem exigir pós-processamento, por isso fizemos algumas economias reais no peso e custo total ”, diz Maertens. O metal atualmente necessário como condutor de calor pode ser substituído por materiais poliméricos, que têm uma baixa condutividade térmica em comparação com os metais.
Os parceiros do projeto optaram por usar plásticos termofixos reforçados com fibra de seu parceiro de projeto SBHPP, que oferecem resistência a altas temperaturas e alta resistência a refrigerantes agressivos. Ao contrário dos termoplásticos, os termofixos não incham quando entram em contato com produtos químicos.

Adequado para produção em grandes séries

O invólucro de polímero é produzido em um processo de moldagem por injeção automatizado usando o composto de moldagem fenólica Vyncolit X7700. O tempo de ciclo para fabricar os protótipos é atualmente de quatro minutos. Os próprios estatores são moldados com um composto de moldagem de resina epóxi termicamente condutora (Sumikon EME-A730E) em um processo de moldagem por transferência. A equipe de pesquisadores escolheu um processo de projeto e fabricação para o motor elétrico que permitirá que ele seja produzido em massa.
A equipe já concluiu a montagem do estator e validou experimentalmente o conceito de resfriamento. "Usamos uma corrente elétrica para introduzir a quantidade de calor nos enrolamentos de cobre que seriam gerados em operação real de acordo com a simulação. Descobrimos que já podemos dissipar mais de 80% das perdas de calor esperadas. E já temos algumas abordagens para lidar com as perdas de calor remanescentes de pouco menos de 20 por cento, por exemplo, otimizando o fluxo de refrigerante.Estamos agora na fase de montagem dos rotores e em breve será capaz de operar o motor na bancada de teste no Instituto de Engenharia Elétrica e validá-lo em operação real ”, diz Maertens, resumindo o status atual do projeto.



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Este trabalho de André Luis Lenz, foi licenciado com uma Licença Creative Commons - Atribuição - NãoComercial - CompartilhaIgual 3.0 Não Adaptada.