Ciências e Tecnologia » Tecnologia » Engenharia » Nova bateria de fluxo orgânica promete avanço em energias renováveis

Nova bateria de fluxo orgânica promete avanço em energias renováveis

Uma equipe de cientistas e engenheiros de Harvard criaram um novo tipo de bateria de fluxo orgânica que pode transformar radicalmente a forma como a eletricidade é armazenada na rede, tornando o potencial de fontes de energia renováveis, como a energia eólica e energia solar, muito mais econômico e confiável.

A nova tecnologia de bateria orgânica foi noticiada em um artigo na revista Nature em 09 de janeiro deste ano. O artigo relata uma bateria de fluxo livre de metal, que se baseia na eletroquímica de pequenas moléculas naturalmente abundantes, baratas, orgânicas (à base de carbono) chamadas quinonas, que são similares às moléculas que armazenam energia em plantas e animais.

O descompasso entre a disponibilidade de vento intermitente ou luz do sol e a variabilidade da demanda é o maior obstáculo para a obtenção de uma grande fração da nossa eletricidade de fontes renováveis. Um meio eficaz em termos de custos de armazenamento de grandes quantidades de energia elétrica poderia resolver este problema.

A nova bateria de fluxo orgânica no laboratório de Aziz em Harvard Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas. (Crédito: Foto por Eliza Grinnell, Harvard SEAS)

A bateria foi projetada, construída e testada no laboratório de Michael J. Aziz, Gene e Tracy Sykes Professor de Materiais e Tecnologias de Energia da Escola Harvard de Engenharia e Ciências Aplicadas (SEAS). Roy G. Gordon, Thomas Dudley Cabot Professor de Química e Professor de Ciência dos Materiais, conduziram o trabalho sobre a síntese química e triagem de moléculas. Alan Aspuru-Guzik, Professor de Química e Biologia Química, usou seus pioneiros métodos de triagem molecular para calcular as propriedades de mais de 10.000 moléculas de quinona em busca dos melhores candidatos para a bateria.

A capacidade da nova bateria de fluxo orgânica

Baterias de fluxo armazenam energia em fluidos químicos contidos em tanques externos, como células de combustível externas em vez de dentro do próprio recipiente da bateria. Os dois componentes principais – o hardware de conversão eletroquímica através do qual os fluidos passam (que define a capacidade de potência de pico), e os tanques de armazenamento de produtos químicos ( que definem a capacidade de energia), podem ser dimensionados de forma independente. Assim, a quantidade de energia que pode ser armazenada é limitada apenas pelo tamanho dos tanques. O projeto permite que grandes quantidades de energia posam ser armazenadas a um custo menor do que com as baterias tradicionais.

Ao passo que em baterias sólidas de eletrodos, como aquelas presentes em automóveis e dispositivos móveis, o hardware de conversão de energia e capacidade de armazenamento formam um conjunto numa única unidade e não pode ser dissociados. Consequentemente, elas podem manter o poder de vazão de pico por menos de uma hora antes de serem drenadas, e são, portanto, inadequadas para armazenar energias renováveis ​​intermitentes.

Para armazenar 50 horas de energia de uma turbina eólica que gera uma de potência de 1 megawatt (50 megawatt-hora), por exemplo, uma possível solução seria comprar baterias tradicionais, com 50 megawatts- horas de armazenamento de energia, mas eles vêm com 50 megawatts de capacidade de energia. Pagar para 50 megawatts de capacidade de energia quando apenas 1 megawatt é necessário faz pouco sentido econômico.

Por esta razão, um número crescente de engenheiros focaram sua atenção na tecnologia de baterias de fluxo. Mas, até agora, as baterias de fluxo dependiam de produtos químicos caros ou difíceis de manter, elevando os custos de armazenamento de energia.

Os componentes ativos de eletrólitos na maioria das baterias de fluxo têm sido metais. O vanádio é utilizado na mais avançada tecnologia de baterias de fluxo comercialmente agora em desenvolvimento, mas o seu custo define um pavimento bastante elevado no custo por quilowatt-hora, em qualquer escala. Outros baterias de fluxo contêm electro-catalisadores de metais preciosos tais como a platina utilizada em células de combustível.

A nova bateria de fluxo desenvolvido pela equipe de Harvard já funciona bem como baterias de fluxo de vanádio, com produtos químicos que são significativamente mais baratos, e sem eletro-catalisador de metal precioso.

As quinonas são abundantes no petróleo bruto, assim como em plantas verdes. A molécula usada pela equipe de Harvard na sua primeira bateria de fluxo baseado em quinona é quase idêntica a que se encontra no ruibarbo. As quinonas são dissolvidas em água, o que as impede de pegar fogo.

Esta tecnologia também pode fornecer apoio muito útil para os painéis solares fora da rede – uma vantagem importante, considerando que cerca de 20 por cento da população mundial não tem acesso a uma rede de distribuição de energia.

Referências

  1. Giovanni A. Salvatore, Niko Münzenrieder, Thomas Kinkeldei, Luisa Petti, Christoph Zysset, Ivo Strebel, Lars Büthe, Gerhard Tröster. Wafer-scale design of lightweight and transparent electronics that wraps around hairsNature Communications, 2014; 5 DOI: 10.1038/ncomms3982
  2. ETH Zurich. “Ultra-thin flexible transparent electronics can wrap around a hair.”ScienceDaily, 9 Jan. 2014. Web. 9 Jan. 2014.
Compartilhe issoShare on FacebookTweet about this on TwitterPin on PinterestShare on StumbleUponShare on LinkedInShare on RedditEmail this to someoneShare on Google+

Escrito por George Cruz

Técnico em química, programador, graduando em engenharia mecânica, um amante do conhecimento, da boa música e da arte.

Um comentário

  1. tenho certeza q é uma evoluçao facinante ,mas ao chegar até chegar em nossas maos,vai passar por muitos departamentos e o preço não sera baixo vou ficar atento ao lançamento.parabens

Seu comentário é bem vindo

O seu endereço de email não será publicado. Campos obrigatórios marcados com *

*

A nova bateria de fluxo orgânica que pode mudar a forma que a eletricidade é armazenada e o potêncial de energias renováveis, como a energia eólica e solar