Bateria de carbono-ar guarda energia limpa melhor que hidrogênio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/12/2021

Esquema do sistema chamado bateria secundária de carbono-ar.
[Imagem: Tokyo Tech]

Trocar hidrogênio por carbono

Existem várias propostas para armazenar temporariamente a eletricidade gerada pelas fontes renováveis de energia, como solar e eólica, que são intermitentes, e então garantir o suprimento em um regime 24/7 (24 horas por dia, 7 dias por semana).

Uma alternativa promissora é o hidrogênio gerado a partir da energia solar, que tem como grande benefício o fato de ser totalmente limpo. Mas esses sistemas ainda estão se debatendo com dificuldades técnicas, como uma baixa eficiência.

Pesquisadores japoneses estão propondo agora trocar o hidrogênio por carbono, no que eles chamam de "combater o carbono com carbono".

Bateria de carbono-ar

Keisuke Kameda e seus colegas do Instituto de Tecnologia de Tóquio projetaram um sistema alternativo de armazenamento de energia elétrica chamado "bateria secundária de carbono-ar" - o termo secundária refere-se a uma bateria recarregável, sendo primária uma bateria descartável de uso único .

O sistema, que é bem mais do que uma simples bateria, consiste em uma célula de combustível de óxido sólido e uma célula de eletrólise, onde o carbono gerado por eletrólise do dióxido de carbono (CO₂) retirado da atmosfera é oxidado com o oxigênio do ar ambiente para produzir energia.

Tanto a célula de combustível quanto a célula de eletrólise podem ser alimentadas com CO₂ liquefeito por compressão para compor o sistema de armazenamento de energia.

"De modo semelhante a uma bateria, [o nosso sistema] é carregado usando a energia gerada pelas fontes renováveis para reduzir CO₂ para C. Durante a fase de descarga subsequente, o C é oxidado para gerar energia," explicou o professor Manabu Ihara, coordenador da equipe.

Mais eficiente e menor

Nos testes, o sistema foi capaz de utilizar a maior parte do carbono depositado no eletrodo para geração de energia, demonstrando uma eficiência coulômbica de 84%, indicando que a maior parte da energia armazenada pode ser recuperada durante a fase de descarga - a eficiência coulômbica é a razão entre a descarga e a capacidade de carga.

Além disso, o sistema apresentou uma densidade de potência superior de 80 mW/cm² e uma eficiência de carga-descarga de 38%, que se sustentou ao longo dos 10 ciclos de carga-descarga testados, indicando que não ocorreu degradação do eletrodo de combustível.

Como o carbono é armazenado em um espaço confinado nas duas células, a densidade de energia do sistema é limitada pela quantidade de carbono que elas podem conter. Apesar dessa limitação, a equipe calcula que o sistema tem uma densidade de energia volumétrica maior do que os sistemas de armazenamento de hidrogênio.

"Em comparação com os sistemas de armazenamento de hidrogênio, espera-se que o nosso sistema tenha tamanho menor e uma maior eficiência geral," disse o professor Ihara.

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