Descoberta de uma Nova Bateria Pode Resolver o Principal Desafio das Energias Renováveis
Os cientistas da Columbia Engineering estão a fazer avançar o armazenamento de energia renovável através do desenvolvimento de baterias K-Na/S rentáveis que utilizam materiais comuns para armazenar energia de forma mais eficiente, com o objetivo de estabilizar o fornecimento de energia a partir de fontes renováveis intermitentes.
Os engenheiros da Columbia desenvolveram um novo eletrólito para baterias, mais potente, que dura mais tempo e é mais barato de produzir. As fontes de energia renováveis, como a eólica e a solar, são cruciais para o futuro do nosso planeta, mas a sua produção inconsistente de energia representa um desafio. Para utilizar plenamente estes recursos, precisamos de soluções de armazenamento de energia eficientes e económicas para os períodos em que o vento ou a luz solar não estão disponíveis.
Engenheiros da Columbia desenvolvem baterias de K-Na/S para armazenamento avançado de energia renovável
Os cientistas de materiais da Columbia Engineering estão a trabalhar em baterias inovadoras para melhorar o armazenamento de energias renováveis. O seu estudo recente, publicado na Nature Communications, destaca a utilização de baterias K-Na/S, que combinam potássio (K), sódio (Na) e enxofre (S) para criar uma solução económica de armazenamento de alta energia.
Yuan Yang, líder da equipa e professor associado de ciência e engenharia de materiais, salientou a importância de prolongar a vida útil das baterias e reduzir os custos de produção. “O aumento da fiabilidade das energias renováveis irá estabilizar as redes de energia, diminuir a dependência dos combustíveis fósseis e promover um futuro mais sustentável”, afirmou Yang.
Imagens de microscópio ótico do catolito à temperatura ambiente, mostrando que não se forma qualquer sólido no final da descarga (figura da direita). As fibras de carbono enroladas, que são o coletor de corrente (substrato) para o católito, são visíveis. As duas imagens mostram a mudança de cor do catolito durante a descarga da bateria. Crédito: Imagem cortesia de Yuan Yang lab/Columbia Engineering
As baterias de K-Na/S enfrentam dois problemas principais: a sua capacidade é limitada porque o K2S2 e o K2S sólidos inactivos impedem o processo de difusão e requerem temperaturas muito elevadas (>250°C), o que complica a gestão térmica e aumenta os custos. A investigação anterior debateu-se com estes precipitados sólidos e com a baixa capacidade, o que levou à procura de técnicas melhoradas.
A equipa de Yang revela um novo eletrólito para aumentar o armazenamento de energia e a eficiência das baterias K/S
A equipa de Yang desenvolveu um novo eletrólito utilizando uma mistura de acetamida e ε-caprolactama para melhorar o armazenamento e a libertação de energia. Este novo eletrólito dissolve o K2S2 e o K2S, aumentando a energia e a densidade de potência, ao mesmo tempo que permite que a bateria funcione a uma temperatura significativamente mais baixa (cerca de 75°C) em comparação com os modelos anteriores.
Esta abordagem quase atinge as capacidades de descarga teóricas e prolonga a vida útil do ciclo, oferecendo avanços interessantes para as baterias K/S de temperatura intermédia, de acordo com Zhenghao Yang, coautor do estudo e estudante de doutoramento no grupo de Yang.
A equipa de Yang faz parte do Columbia Electrochemical Energy Center (CEEC), que utiliza uma estratégia multiescala para descobrir tecnologias inovadoras e acelerar a sua comercialização. O CEEC reúne professores e investigadores de toda a Escola de Engenharia e Ciências Aplicadas que se concentram em vários aspectos da energia eletroquímica, desde os electrões aos dispositivos e sistemas. As suas colaborações com a indústria ajudam a transformar os avanços no armazenamento e conversão de energia eletroquímica em aplicações práticas.
A equipa está atualmente a trabalhar com pequenas baterias do tamanho de uma moeda, mas o seu objetivo é, a prazo, escalar esta tecnologia para armazenamento de energia em grande escala. Se forem bem sucedidas, estas baterias avançadas poderão garantir um fornecimento de energia estável e fiável a partir de fontes renováveis, mesmo quando a luz solar ou o vento são mínimos. Os investigadores estão agora a concentrar-se na otimização da composição do eletrólito.
Leia o Artigo Original: ScitechDaily
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