El titanio es tan versátil que su abundancia en la naturaleza habría cambiado por completo la forma en que generamos, almacenamos y usamos energía.
Parece que cada vez que abro una revista científica, se descubre un nuevo uso para el titanio. Estos incluyen productos como guitarras de titanio impresas en 3D. Batería sostenible con nitruro de titanio. Un microbot hecho en parte de titanio. etc.
Estas nuevas aplicaciones son probablemente la razón por la que se espera que el mercado mundial de aleaciones de titanio crezca hasta los 6870 millones de dólares para 2025, según un informe publicado por Fior Markets. Muchos descubrimientos e innovaciones relacionados con el titanio han tenido lugar en el campo de la ingeniería eléctrica, como investigadores que accidentalmente cuadruplicaron la vida útil de las baterías de iones de litio. Las innovaciones basadas en titanio más prometedoras en esta área incluyen sistemas de producción de energía respetuosos con el medio ambiente.
Extracción de energía del agua de mar
Una solución de producción de energía sostenible en la que el titanio ha demostrado su utilidad es el banco de pruebas OTEC de Makai en Hawái.Este proyecto de generación de energía Usa agua de mar fría y tibia El titanio hizo posible generar 100 kW de electricidad. Como puede ver, los océanos tropicales almacenan mucha energía solar (es decir, energía del sol). Para aprovechar esta potencia, el motor térmico OTEC de ciclo Rankine toma agua de mar tibia y la usa para calentar el fluido de trabajo de amoníaco anhidro en el sistema. El amoníaco líquido se convierte en vapor a alta presión, que hace girar una turbina para generar electricidad. Otro intercambiador de calor enfría el vapor de amoníaco de nuevo a líquido y el ciclo comienza de nuevo.
Producir energía de esta manera es en realidad más barato que hacer lo mismo a través de la fusión nuclear, pero hay trampas. El sistema OTEC requiere el uso de tuberías de metal que alcanzan los 3,000 pies de profundidad en el océano para extraer el agua fría del mar y más tuberías para extraer el agua cálida de la superficie. Como sabes, el agua de mar tiene una alta salinidad, por lo que las tuberías de metal se corroen con mucha facilidad.
titanio y óxido
A diferencia de otros metales, Artefacto a base de titanio Resiste la corrosión incluso en agua muy salada. También tiene una excelente conductividad térmica, lo que lo convierte en un material ideal para construir motores térmicos OTEC de ciclo Rankine.Además, las aleaciones de titanio resultan ser metal más fuerterazón por la cual se utiliza en tantas aplicaciones industriales.
Sin embargo, no puede extraer titanio en su patio trasero porque el metal es escaso. Esto explica por qué es tan caro, de hecho, Japón es el único país que quiere construir una planta de energía tipo OTEC usando titanio. Lograr esto requeriría el uso de hasta el 7% de los recursos probados de titanio del mundo. Afortunadamente, hay formas de usar el titanio mezclado con otros minerales para generar energía limpia sin gastar mucho dinero.
Paneles solares que superan a todos los paneles solares
Si no puede permitirse el lujo de usar una cantidad muy grande de titanio para hacer una tubería que succione una gran cantidad de agua de mar, es posible que pueda permitirse el lujo de usar una cantidad muy pequeña para hacer una célula solar de perovskita eficiente y de bajo costo. . .
Se espera que estas células solares superen a todas las demás células solares disponibles en el mercado. De hecho, en marzo de 2019, investigadores japoneses de la Universidad de Tokai anunciaron que habían creado células solares basadas en perovskita. Alcanza el 16,8 % de eficiencia (La mayoría de las celdas solares actualmente disponibles solo alcanzan eficiencias energéticas entre 11% y 15%). Los investigadores lograron esto recubriendo las células con una variante de óxido de titanio.
A diferencia del titanio puro, el óxido de titanio es abundante en la naturaleza, lo cual es una de las razones por las que es probable que las células solares de perovskita recubiertas con este material ingresen al mercado antes que los generadores OTEC basados en titanio. Las células solares de perovskita no solo ofrecen una alta eficiencia, sino que también son altamente escalables y más baratas de fabricar que las células solares convencionales. Además, los paneles de perovskita de película delgada son flexibles, translúcidos y livianos.
Célula solar usando bacterias
En otro desarrollo más, se pueden usar nanorrecubrimientos de dióxido de titanio para impulsar la generación de energía de las células solares alimentadas por bacterias. Investigadores de la Universidad de Columbia Británica en Vancouver, Canadá, han ideado una célula solar biogénica de bajo costo con bacterias productoras de pigmentos.
Esta celda solar también funciona. cuando el cielo esta nublado Como cuando hace sol. Lo hace utilizando una cepa segura de E. coli diseñada para producir licopeno, un pigmento natural que “recoge” la luz y la convierte en energía eléctrica. Con todo esto en mente, está claro que los futuros paneles solares serán más inteligentes, menos voluminosos y más eficientes que los actuales.
El titanio es tan versátil que su abundancia en la naturaleza habría cambiado por completo la forma en que generamos, almacenamos y usamos energía. Afortunadamente, los investigadores ahora están encontrando formas creativas de usar este material de manera eficiente sin gastar demasiado dinero.