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Bateria entra em hibernação para guardar energia

Por Alterima em 18/04/2022
Bateria entra em hibernação para guardar energia

Princípio de funcionamento da bateria de congelamento-descongelamento.
[Imagem: Minyuan M. Li et al. - 10.1016/j.xcrp.2022.100821]

 

Bateria que entra em hibernação

Está nascendo uma nova alternativa para armazenar eletricidade a longo prazo, garantindo estabilidade no fornecimento de energia a partir de fontes renováveis, mas intermitentes, como eólica e solar.

Minyuan Li e seus colegas do Laboratório Nacional Noroeste do Pacífico (PNNL), dos EUA, desenvolveram o que eles chamam de "bateria congela-descongela", que recebe a energia em estado líquido e então endurece para armazená-la por meses.

Quando a energia é necessária, basta liquefazer novamente o eletrólito que a eletricidade pode ser drenada.

Curiosamente, a bateria nunca congela e nem descongela - na verdade, ela é aquecida até 180 ºC, para que seu eletrólito liquefaça e receba a eletricidade, e depois volta à temperatura ambiente, quando se solidifica para manter a energia armazenada.

É uma alternativa interessante às baterias de fluxo, nas quais a eletricidade é armazenada na forma de um composto químico - quando a energia é necessária, a reação é invertida e a energia é liberada.

"As tecnologias de armazenamento de energia de longa duração são importantes para aumentar a resiliência da rede ao incorporar uma grande quantidade de energia renovável," disse o professor Imre Gyuk, coordenador da equipe. "Esta pesquisa marca um passo importante em direção a uma solução de armazenamento de bateria sazonal que supera as limitações de autodescarga das tecnologias de bateria atuais".

Bateria entra em hibernação para guardar energia

Um dos grandes trunfos do projeto é o uso de materiais mais baratos do que os projetos concorrentes.
[Imagem: Minyuan M. Li et al. - 10.1016/j.xcrp.2022.100821]

Bateria de congelamento-descongelamento

Para evitar alguns dos inconvenientes das baterias de fluxo, a equipe evitou trabalhar com materiais raros, caros ou altamente reativos.

A melhor solução foi encontrada em um sal fundido à base de alumínio e níquel - o ânodo e o cátodo são placas sólidas de alumínio e níquel, respectivamente. Eles ficam imersos em um tanque de eletrólito de sal fundido, que é sólido à temperatura ambiente, mas flui como um líquido quando aquecido. A equipe adicionou enxofre - outro elemento comum e de baixo custo - ao eletrólito para aumentar a capacidade de energia da bateria.

Uma das maiores vantagens desta bateria está em um de seus componentes, chamado separador, colocado entre o ânodo e o cátodo. A maioria das baterias de sal fundido de alta temperatura requer um separador cerâmico, que pode ser mais caro e suscetível à quebra durante o ciclo de congelamento-descongelamento.

Em lugar da cerâmica foi usada fibra de vidro simples, o que foi possível devido à química muito estável da bateria. Isso reduz custos e torna a bateria mais resistente ao passar por seguidos ciclos de congelamento-descongelamento.

A energia da bateria é armazenada a um custo de material de cerca de US$23 por quilowatt-hora (este cálculo foi feito antes do recente salto no preço do níquel). A equipe está explorando o uso do ferro, que é mais barato, na esperança de reduzir o custo dos materiais para cerca de US$6 por quilowatt-hora, cerca de 15 vezes menos do que o custo dos materiais das baterias de íons de lítio atuais.

A densidade de energia teórica da bateria é de 260 watts-hora por quilograma - maior do que as baterias de chumbo-ácido e de fluxo de hoje.

O próximo passo será aumentar a escala da bateria - o protótipo tem menos de 10cm de diâmetro.

Aguarde..