Nova bateria de fluxo redox feita com manganês pode durar até 20 anos

Uma bateria híbrida de fluxo redox foi desenvolvida por pesquisadores do Instituto de Química Inorgânica da Universidade de Freiburg, na Alemanha. Eles criaram um dispositivo não aquoso que usa o manganês como material ativo para garantir um ciclo de vida muito mais longo nas células de energia.

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Os cientistas substituíram o vanádio, usado na fabricação das baterias de fluxo redox, por um elemento mais barato e abundante na natureza, o manganês. Com isso, a densidade de energia ficou quase duas vezes mais alta do que nas baterias de fluxo redox convencionais, feitas com vanádio.

“Com os eletrólitos apresentados até agora, densidades de energia de até 74 Wh (watt-hora) são possíveis. Isso já é muito melhor que a primeira tentativa de fabricar uma bateria de fluxo redox de vanádio, que tem sido pesquisada desde 1978”, explica o principal responsável pela pesquisa, professor Ingo Krossing.

Fluxo Redox

As baterias de fluxo redox são dispositivos que realizam o armazenamento de eletricidade como energia química. Elas possuem dois tanques que conservam a solução contendo sais e ácidos, além de células eletroquímicas que fazem o carregamento e o descarregamento de todo o sistema.

Nas baterias desse tipo, os eletrólitos que ficam armazenados nos tanques são bombeados até os eletrodos separados por uma membrana muito fina, que permite a troca com os eletrólitos para produzir eletricidade.

Apesar de reterem menos energia do que as baterias tradicionais de íons de lítio, as células de fluxo redox sofrem uma degradação menor quando submetidas a processos de carga e descarga, alcançando até 20 anos de duração. Além disso, elas são completamente seguras quanto ao risco de incêndios.

Manganês

Os pesquisadores usaram uma nova abordagem para aplicar o manganês de forma sustentável ao processo de construção das baterias. Eles acoplaram a deposição de manganês em estado de oxidação +II para manganês +III, permitindo uma eficiência muito maior no armazenamento de energia eletroquímica.

A oxidação reversível no eletrodo positivo e a deposição de metal manganês no eletrodo negativo dão uma voltagem de célula de 2,59 V. Usando medições de viscosidade e condutividade dependentes da temperatura, os desempenhos dos eletrólitos de manganês são comparáveis aos eletrólitos usados em baterias de íons de lítio.

Segundo os cientistas, ainda são necessários mais testes de eficiência e durabilidade fora dos laboratórios para se ter uma noção exata sobre as reais vantagens das baterias de fluxo redox, que utilizam o manganês como base de seus componentes responsáveis pelo armazenamento de eletricidade.

“Esse sistema possui um design novo e altamente promissor para o armazenamento eficiente de energia estacionária e sustentável. Resta saber se ele é confiável a longo prazo”, completa o professor Ingo Krossing.

Fonte: University of Freiburg