Precisamos de baterias duráveis

Baterias ecológicas: Três tecnologias baratas e duráveis

Redação do Site Inovação Tecnológica -  27/03/2017

Verde de bilhões de dólares

Enquanto as baterias dos aparelhos eletrônicos retomam sua indesejável mania explosiva, sem alternativas à vista à atual tecnologia de íons de lítio, um outro campo do armazenamento de energia continua florescendo com um vigor invejável.

As baterias estacionárias estão sendo desenvolvidas para atuar junto à rede elétrica, guardando grandes quantidades de energia de forma química, em grandes tanques.

Isso deverá amenizar o problema da intermitência das fontes renováveis de energia e abrir caminho para a geração distribuída, em que cada consumidor poderá se transformar em um produtor de energia.

Como a geração nessas duas fontes pode ser errática, as baterias líquidas - nas quais a energia é guardada não na própria bateria, mas em tanques - deverão eliminar as oscilações e garantir que a rede de distribuição receba sempre um suprimento constante de eletricidade.

Como é um setor emergente, tem havido uma preocupação de que ele já nasça mais verde do que as fontes de energia que deverão ser substituídas, e pelo menos tão ecológico quanto as fontes solar, eólica ou das ondas e marés. Aqui estão três dessas novas tecnologias estão se candidatando para ocupar essa posição. Quem vencer, deverá herdar um mercado na casa das centenas de bilhões de dólares.

Bateria de água do mar

 Com vistas ao uso residencial, a equipe está usando sua célula básica (esquerda) para construir pequenas baterias de água do mar (direita). [Imagem: UNIST]

Os engenheiros do Instituto de Ciência e Tecnologia de Ulsan, na Coreia do Sul, estão trabalhando em uma bateria que usa água do mar.

A bateria usa sódio como meio de armazenamento da eletricidade. A vantagem é que o uso da água do mar reduz o risco de incêndios, já que essa tecnologia exige temperaturas de funcionamento muito elevadas, na casa das centenas de graus.

Como não exige nenhuma fonte externa de energia para funcionar, exceto a água e o sal, a bateria sul-coreana poderá ser fabricada em escala menor, podendo servir a indústrias e até residências, e como sistema de suprimento de energia de emergência.

Para demonstrar essa possibilidade, além dos protótipos em larga escala, a equipe pretende construir versões portáteis, capazes de produzir cerca de 20 Wh - para comparação, uma família de quatro pessoas consome cerca de 10 Wh por dia.

Bateria atóxica e não-corrosiva

 No protótipo a energia está em frascos minúsculos - na prática deverão ser tanques do tamanho dos usados em refinarias. [Imagem: Kaixiang Lin]

A equipe da Universidade de Harvard, nos EUA, está apostando em uma bateria de fluxo redox que armazena a eletricidade em moléculas orgânicas dissolvidas em água com pH neutro.

Essa nova química permite fabricar uma bateria não-corrosiva e atóxica com um tempo de vida excepcionalmente longo

O protótipo funcionou por mais de 1.000 ciclos perdendo apenas 1% de sua capacidade original, menor até do que as baterias de lítio.

"Como conseguimos dissolver os eletrólitos em água neutra, esta é uma bateria de longa duração que você poderia colocar em seu porão. Se ela vazar no chão, não vai corroer o concreto, e, como o meio é não-corrosivo, você pode usar materiais mais baratos para construir os componentes das baterias, como os tanques e bombas," disse o professor Roy Gordon.

Bateria de ureia

[Imagem: Michael Angell et al. - 10.1073/pnas.1619795114]

Para construir sua biobateria, Michael Angell e Hongjie Dai, da Universidade de Stanford, nos EUA, estão apostando na ureia, o mesmo composto usado para fabricar fertilizantes.

"Então, essencialmente, o que você tem é uma bateria feita com alguns dos materiais mais baratos e mais abundantes que você pode encontrar na Terra. E ela de fato tem bom desempenho," disse Dai. "Quem teria pensado que você poderia pegar grafite, alumínio, ureia e construir uma bateria que pode ciclar por um tempo bastante longo?"

O protótipo de demonstração da bateria carrega em 45 minutos e já suportou milhares de ciclos. O objetivo da equipe é chegar a uma versão que possa durar por pelo menos 10 anos, para justificar os investimentos em sistemas de armazenamento de energia em larga escala.

Bibliografia:

A Neutral pH Aqueous Organic/Organometallic Redox Flow Battery with Extremely High Capacity Retention
Eugene S. Beh, Diana De Porcellinis, Rebecca Gracia, Kay Xia, Roy G Gordon, Michael Aziz
Energy Letters
Vol.: 114 (5) 834-839
DOI: 10.1021/acsenergylett.7b00019

High Coulombic efficiency aluminum-ion battery using an AlCl3-urea ionic liquid analog electrolyte
Michael Angell, Chun-Jern Pan, Youmin Rong, Chunze Yuan, Meng-Chang Lin, Bing-Joe Hwang, Hongjie Dai
Proceedings of the National Academy of Sciences
DOI: 10.1073/pnas.1619795114