Novo composto viabiliza produção de baterias de fluxo redox em grande escala

Pesquisadores da Universidade de Tecnologia do Sul da China desenvolveram um novo composto que permite o armazenamento de energia em grande escala com um custo muito menor. Eles criaram uma bateria de fluxo redox que, além de ser mais barata, consegue reter 99,98% de sua carga a cada ciclo.

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Essa célula de energia é composta por dois tanques de eletrólitos líquidos com polos positivos e negativos, bombeados ao longo de um separador de membrana colocado entre os eletrodos, facilitando as trocas iônicas necessárias para a produção de eletricidade sustentável.

“As baterias aquosas de fluxo redox da próxima geração podem realizar uma produção elétrica estável para o uso de energia solar e eólica, sendo reconhecidas como uma tecnologia promissora de armazenamento em larga escala, de baixo custo e controle molecular flexível”, explica o professor de engenharia química Zhenxing Liang, autor principal do estudo.

TEMPO

Para desenvolver uma bateria de fluxo redox estável, os pesquisadores se concentraram no TEMPO, um composto químico com estados de oxidação facilmente reversíveis e com alto potencial energético, que pode ser usado satisfatoriamente como um eletrólito positivo.

Como o TEMPO não pode ser aplicado diretamente em baterias de fluxo redox aquosas devido à sua alta hidrofobicidade, os cientistas adicionaram outro composto conhecido como viologen, uma substância orgânica com reações redox altamente reversíveis e solubilidade muito maior.

“O viologen é solúvel em água, o que aumenta a capacidade do TEMPO de se dissolver rapidamente. Esse composto também retira quimicamente elétrons de seus parceiros atômicos, elevando seu potencial para alterar o estado oxidativo com uma condutividade melhor em soluções aquosas”, acrescenta Liang.

Retenção de energia

Ao modificar o TEMPO com o viologen sintetizado, os pesquisadores descobriram que a bateria utilizada nos testes retinha 99,98% de sua capacidade energética a cada ciclo de carga e descarga, mostrando que a célula poderia manter quase toda a energia armazenada mesmo não estando em uso ativo.

Com essa abordagem, os cientistas conseguiram criar uma bateria aquosa de fluxo redox mais eficiente, utilizando um elemento químico barato e facilmente encontrado na natureza. Esse novo conceito de design molecular fornece uma estratégia inovadora para o uso de materiais eletroativos orgânicos em células de energia economicamente viáveis.

“A ampla aplicação de eletricidade limpa em um futuro próximo, seja ela solar ou eólica, precisa do desenvolvimento urgente de tecnologias de armazenamento de energia eletroquímica. As baterias de fluxo redox serão fundamentais para a implantação de novos sistema elétricos mais sustentáveis e menos poluentes”, encerra o professor Zhenxing Liang.

Fonte: Energy Material Advances