Açúcar faz baterias de fluxo baterem novos recordes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/07/2023

Ao contrário das baterias comuns, as baterias de fluxo armazenam eletricidade em um eletrólito líquido, mostrado aqui em amarelo e azul.
[Imagem: Sara Levine/PNNL]

Bateria de encher

Cientistas acreditam ter encontrado o ingrediente certo para que as tão esperadas baterias de fluxo possam cumprir seu papel em uma rede elétrica totalmente sustentável.

As baterias de fluxo diferem das baterias comuns porque possuem dois tanques de suprimento externo de líquido circulando constantemente para fornecer o eletrólito. Ou seja, é uma bateria de encher, como um tanque de combustível - quanto maior o tanque de abastecimento de eletrólito, mais energia a bateria de fluxo pode armazenar.

Isso torna o conceito ideal para armazenar a eletricidade gerada por fontes intermitentes, como solar e eólica: A eletricidade é usada para energizar o eletrólito e, à noite e em dias nublados, o eletrólito corre ao contrário para fornecer eletricidade constantemente à rede.

Agora, engenheiros do Laboratório Nacional Noroeste do Pacífico, nos EUA, conseguiram não apenas aumentar o pico de potência da sua bateria de fluxo experimental em mais de 60%, como também fizeram-na funcionar por mais de um ano continuamente, praticamente sem perder capacidade de recarregamento.

A equipe ciclou a bateria repetidamente (carregamento e descarregamento) por mais de um ano, interrompendo o experimento apenas quando o tubo de plástico que unia os dois tanques se rompeu. Durante todo esse tempo, a bateria de fluxo quase não perdeu sua capacidade para recarregar.

Preparação do eletrólito da bateria de fluxo que bateu o recorde de longevidade em termos de conservação da capacidade de armazenamento de energia.
[Imagem: Andrea Starr/PNNL]

Catálise homogênea

A chave para esse ganho de eficiência e durabilidade está em um ingrediente derivado do amido e largamente usado na cozinha e na indústria: Um açúcar chamado β-ciclodextrina.

Ao ser adicionada aos tanques, a β-ciclodextrina acelerou a reação eletroquímica que armazena e depois libera a eletricidade da bateria de fluxo. Esse processo é chamado de catálise homogênea, o que significa que o açúcar faz seu trabalho de catalisador dissolvido em solução, e não como um sólido aplicado a uma superfície.

O aditivo de açúcar aceita prótons (positivos), o que ajuda a equilibrar o movimento dos elétrons (negativos) à medida que a bateria descarrega. "Os detalhes são um pouco mais complicados, mas é como se o açúcar adoçasse a panela para permitir que as outras substâncias químicas completassem sua dança química," ilustram os pesquisadores.

"Esta é uma abordagem totalmente nova para o desenvolvimento do eletrólito de uma bateria de fluxo," disse Wei Wang, membro da equipe. "Mostramos que você pode usar um tipo totalmente diferente de catalisador, projetado para acelerar a conversão de energia. Além disso, por ser dissolvido no eletrólito líquido, ele elimina a possibilidade de um sólido se soltar e sujar o sistema."

Embora existam muitos projetos de baterias de fluxo e até algumas instalações comerciais - a maior bateria de fluxo do mundo fica na China -, essas instalações dependem de minerais como o vanádio, que são caros e difíceis de obter.

É por isso que as equipes de pesquisa estão buscando tecnologias alternativas eficazes que usem materiais mais comuns, facilmente sintetizados, estáveis e não tóxicos.

Mais tópicos