segunda-feira, 30 de novembro de 2015

Especial Armazenar o vento: Bateria de fluxo de lítio

Por Redação do Site Inovação Tecnológica -  

Armazenar o vento: Bateria de fluxo de lítio
A tecnologia possui uma inusitada junção de elementos sólidos e líquidos, uma novidade nas baterias redox. [Imagem: C. Jia et al. - 10.1126/sciadv.1500886]

    Tecnologia matadora
Se existe uma tecnologia "matadora" para as baterias de fluxo, ela consiste na incorporação da tradicional tecnologia das baterias de lítio nos fluxos eletroquímicos que permitem armazenar energia em tanques.
Isto porque as baterias de lítio têm uma densidade de energia muitíssimo mais elevada do que qualquer bateria de fluxo demonstrada até hoje, incluindo as mais desenvolvidas - mas muito problemáticas - baterias redox de vanádio.
Pois o feito acaba de ser realizado por Chuankun Jia, da Universidade Nacional de Cingapura, cuja equipe construiu a primeira bateria de fluxo redox usando o lítio como elemento principal do ciclo eletroquímico que armazena a energia.
Bateria de fluxo de lítio
Jia manteve a arquitetura geral de uma bateria de fluxo, com tanques de armazenamento de cargas separados por uma pilha central de eletrodos, responsáveis por armazenar e depois recuperar a eletricidade.
Mas, no interior dos tanques externos, ele usou compostos de lítio em estado sólido, um contendo um material comumente usado no polo negativo das baterias de íons de lítio, chamado fosfato de ferro-lítio (LiFePo4), e o outro contendo dióxido de titânio (TiO2), frequentemente usado no polo positivo das bateria de lítio.
Os líquidos foram mantidos no papel de transportadores de carga - os chamados mediadores redox. Os materiais sólidos são porosos o suficiente para permitir que os mediadores redox líquidos os atravessem e capturem elétrons e íons de lítio, levando-os para a membrana de separação.
A equipe ainda modificou o material comumente usado como membrana nas baterias de fluxo, chamado Nafion, combinando-o com outro polímero que permite que os íons de lítio passem mais facilmente.
Bateria redox sólido-líquida

E essa configuração sólido-líquido inusitada para uma bateria de fluxo funcionou. E funcionou bem, armazenando 10 vezes mais energia por volume nos tanques do que as baterias tradicionais de vanádio - a densidade de energia chegou a 500 Watts-hora por litro.
A novidade trouxe novo ânimo para os pesquisadores da área, que agora devem se debruçar na melhoria dos detalhes que faltam para viabilizar a adoção prática da bateria de fluxo de lítio.
O principal desafio a ser vencido é que, embora armazene muita energia, a nova bateria libera essa energia muito lentamente. A equipe afirma estar enfrentando o problema tentando melhorar a membrana e os mediadores redox usados, de forma a preservar os ganhos com o uso dos compostos sólidos de lítio.

Bibliografia:

High-energy density nonaqueous all redox flow lithium battery enabled with a polymeric membrane
Chuankun Jia, Feng Pan, Yun Guang Zhu, Qizhao Huang, Li Lu, Qing Wang
Science Advances
Vol.: 1, no. 10, e1500886
DOI: 10.1126/sciadv.1500886
http://advances.sciencemag.org/content/1/10/e1500886

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