Bateria para Armazenamento de Eletricidade com base em Água

A evolução da energia a nível mundial passa obrigatoriamente pelo desenvolvimento de sistemas de armazenamento.

Atualmente as baterias não têm estado à altura do desenvolvimento tecnológico no setor energético, existe uma necessidade real de investigação neste campo, e são esperados resultados o mais rápido possível.

Da Universidade de Stanford surge agora a novidade de uma nova bateria com base em água que permite armazenar energia elétrica. O sistema é baseado numa bateria recarregável de hidrogénio – manganês e foi projetada para armazenamento em rede, possui uma grande capacidade e vida útil e promete baixos custos.

O armazenamento em grande escala de eletricidade promete levar as energias renováveis a um outro patamar.

Existem equipamentos de armazenamento como baterias de iões de lítio, chumbo-ácido, redox e metal líquido, tudo isto promete um futuro risonho para a indústria eólica.

No entanto, ainda não existe um equipamento capaz de corresponder às reais necessidades de armazenamento de energia elétrica gerada através de fontes de energias renováveis.

O equipamento ideal terá de acumular muita energia num pequeno volume sendo que o custo desta estrutura terá de ser menor a 100 dólares por kWh, para assim ser sustentável a grande escala.

Além dessas caraterísticas o sistema tem de apresentar uma vida útil longa, conforme apresentado pelo professor de ciência e engenharia de materiais da Universidade de Stanford.

O professor Yi Cui afirma que:

O equipamento ideal terá de trabalhar mais de 10.000 ciclos de carga e tem de durar 25 anos.

As alternativas disponíveis com a tecnologia atual não cumprem os requisitos, por exemplo a tecnologia de iões de lítio possui uma alta densidade de energia superior a 200 Wh/Kg, no entanto é uma tecnologia demasiada cara.

Bateria para Armazenamento de Eletricidade com base em Água
Bateria para Armazenamento de Eletricidade com base em Água

O mesmo se aplica às baterias redox, por outro lado, os sistemas de chumbo são económicos, mas em contrapartida apenas duram cerca de 500 ciclos e a sua densidade de energia é reduzida, um problema que também é encontrado nas novas soluções de baterias  “líquidas”.

Novas baterias à base de água

A nova bateria é uma alternativa às abordagens clássicas, a nova bateria de hidrogénio de manganês, à qual foi atribuída pelos cientistas o nome de: “a bateria à base de água”.

A bateria à base de água foi desenvolvida por um grupo de químicos liderados pelo próprio professor Yi Cui.

O protótipo consiste de um cátodo de fibra de carbono inserido num cilindro de aço e enrolado em torno de um pequeno ânodo de carbono carregado com platina. O espaço entre os dois elétrodos é preenchido com uma solução aquosa contendo sulfato de manganês, um sal industrial que é económico.

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Princípio de funcionamento da bateria com base em água

Durante o carregamento da bateria, os iões de manganês passam da solução para o cátodo, onde se combinam com o oxigénio para se formar dióxido de manganês sólido.

Em simultâneo, a platina no ânodo catalisa a reação de produção de hidrogénio da água..

O processo é revertido durante a descarga: os iões de manganês dissolvem-se no eletrólito, o hidrogénio é oxidado para formar água e os eletrões viajam pelo circuito externo.

O professor Yi Cui explica:

“O que fizemos, foi simplesmente adicionar um sal especial à água, mergulhar um eletrodo nessa solução e criar uma reação química reversível que armazena eletrões na forma de hidrogénio”.

Bateria para Armazenamento de Eletricidade com base em Água - Funcionamento
Bateria para Armazenamento de Eletricidade com base em Água – Funcionamento

A nova bateria de água tem uma tensão de descarga de aproximadamente 1,3 V e uma vida útil de mais de 10.000 ciclos sem degradação.

A bateria também oferece densidade de energia gravimétrica de aproximadamente 139 Wh / kg e densidade volumétrica de 210 Wh/l.

A investigação do grupo do professor Yi Cui está ainda num estágio inicial. A equipa do professor usava a platina como catalisador, no entanto o custo deste material é proibitivo em larga escala.

Por esta razão, o passo seguinte será tentar catalisadores mais baratos, o grupo já identificou alguns de forma a permitir a redução do custo total para menos de 100 dólares por kWh.

Será esta a bateria que vai revolucionar o armazenamento de eletricidade a nível mundial?

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