Os cientistas desenvolveram uma bateria recarregável à base de água, segura e económica, que aborda as limitações das baterias de iões de lítio atualmente utilizadas em sistemas de armazenamento de energia (ESS). A sua inovação reside num catalisador composto composto por dióxido de manganês e paládio que converte hidrogénio perigoso em água, mantendo a segurança e o desempenho. Este avanço abre a porta para a comercialização destas baterias em ESS e outras indústrias, proporcionando uma alternativa mais económica e segura às tecnologias existentes.
Neste verão, a Terra está enfrentando padrões climáticos extremos, incluindo fortes ondas de calor e fortes chuvas. Nestes tempos difíceis, abraçar as energias renováveis e reforçar as infraestruturas relacionadas como estratégia para proteger o planeta é mais urgente do que nunca. No entanto, esta abordagem enfrenta desafios significativos devido à imprevisibilidade da produção de energia renovável, uma vez que depende de variáveis incertas, tais como condições climáticas instáveis.
Portanto, há uma demanda crescente por sistemas de armazenamento de energia (ESS) que possam armazenar e fornecer energia quando necessário. No entanto, as baterias de iões de lítio (LIB) atualmente utilizadas nos ESS não são apenas caras, mas também propensas a riscos de incêndio, pelo que existe uma necessidade urgente de desenvolver alternativas mais baratas e mais seguras.
Uma tecnologia inovadora converte com segurança o gás hidrogênio em água, melhorando a segurança da bateria. Este avanço abre caminho para a comercialização de baterias recarregáveis à base de água mais econômicas e seguras.
Progresso da pesquisa de baterias recarregáveis à base de água
Oh, Si Hyoung do Centro de Pesquisa de Armazenamento de Energia do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST) desenvolveu uma bateria recarregável à base de água altamente segura que pode fornecer uma alternativa oportuna que atenda às necessidades de custo e segurança.
Apesar da menor densidade de energia alcançável, as baterias recarregáveis aquosas oferecem vantagens económicas significativas porque os seus custos de matéria-prima são muito mais baixos do que os LIBs. Porém, o hidrogênio produzido pela decomposição da água parasita fará com que a pressão interna aumente gradativamente e eventualmente esgote o eletrólito, o que representa uma enorme ameaça à segurança da bateria e dificulta a comercialização.
Superando desafios de segurança na tecnologia de baterias
Até agora, os pesquisadores muitas vezes tentaram contornar esse problema instalando camadas de proteção de superfície para minimizar a área de contato entre o ânodo metálico e o eletrólito. No entanto, na maioria dos casos, a corrosão do ânodo metálico e a decomposição concomitante da água no eletrólito são inevitáveis, e o acúmulo contínuo de hidrogênio pode causar explosões potenciais na operação de longo prazo.
Para resolver este problema crítico, a equipe de pesquisa desenvolveu um catalisador composto composto por dióxido de manganês e paládio, que pode converter automaticamente o hidrogênio gerado no interior da bateria em água, garantindo assim o desempenho e a segurança da bateria.
Em circunstâncias normais, o dióxido de manganês não reage com o hidrogênio, mas após a adição de uma pequena quantidade de paládio, o hidrogênio é facilmente absorvido pelo catalisador e regenerado em água. Nas células protótipo carregadas com o catalisador recentemente desenvolvido, a pressão interna das células foi mantida bem abaixo dos limites de segurança e não foi observada depleção eletrolítica.
Impacto no futuro armazenamento de energia
O resultado desta pesquisa resolve efetivamente um dos problemas de segurança mais preocupantes em baterias de água e dá um grande passo em direção à aplicação comercial do ESS no futuro. A substituição das baterias de lítio por baterias de água mais baratas e seguras irá até desencadear um rápido crescimento no mercado global de ESS.
Oh, SiHyoung, do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia, disse: "Esta tecnologia é baseada em um mecanismo de segurança ativa integrado que adapta estratégias de segurança para baterias recarregáveis à base de água, por meio das quais os fatores de risco são controlados automaticamente. Além disso, pode ser aplicada a várias instalações industriais onde o vazamento de hidrogênio é um dos principais problemas de segurança (como estações de hidrogênio, usinas nucleares, etc.) para proteger a segurança pública."
Fonte compilada: ScitechDaily