Baterias de lítio podem armazenar energia para carros, casas e indústrias

27/02/2019 10:51

Crescimento na oferta de fontes de energia renováveis ​​significará aumento da demanda por dispositivos ideais para armazenamento de energia

A atual tecnologia de baterias de íons de lítio provavelmente não será capaz de lidar com a enorme demanda de energia das próximas décadas. Estima-se que, até 2050, a eletricidade seja responsável por 50% da matriz energética mundial.

Hoje essa taxa é de 18%. Mas a capacidade instalada para a produção de energia renovável deverá aumentar quatro vezes. Isso exigirá baterias que sejam mais eficientes, mais baratas e ambientalmente amigáveis.

Uma das alternativas estudadas hoje em muitas partes do mundo é a bateria de lítio-ar. Alguns dos esforços brasileiros na busca por esse dispositivo foram apresentados no segundo dia da FAPESP Week London, que aconteceu recentemente.

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Fontes renováveis ​​como a energia solar precisam de baterias para armazenar o que é gerado

“Hoje fala-se muito sobre carros elétricos. Alguns países europeus também estão pensando em proibir motores de combustão. Além disso, fontes renováveis ​​como a energia solar precisam de baterias para armazenar o que é gerado durante o dia por meio da radiação solar ”, diz Rubens Maciel Filho, professor da Faculdade de Engenharia Química da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP).

A bateria de lítio-ar, atualmente funcionando apenas em escala de laboratório, usa o oxigênio ambiente como reagente. A bateria armazena energia adicional através de uma reação eletroquímica que resulta na formação de óxido de lítio.

“É uma maneira sustentável de armazenar energia elétrica. Com avanços, pode suportar vários ciclos de descarga / carga. Tem um grande potencial para uso em transporte, tanto em veículos leves quanto pesados. Também pode funcionar em redes de distribuição de energia elétrica ”, afirma o pesquisador.

Entendendo os fundamentos das reações eletroquímicas

Mas transformar experiências em produtos comercialmente viáveis ​​envolve a compreensão dos fundamentos das reações eletroquímicas que ocorrem no processo.

“Também requer o desenvolvimento de novos materiais que nos permitam alavancar reações desejáveis ​​e minimizar ou evitar indesejáveis”, diz Maciel Filho, diretor do Centro de Inovação em Energia Nova (CINE).

“Com unidades na UNICAMP, Instituto de Pesquisas Energéticas Nucleares (IPEN) e Instituto de Química de São Carlos da Universidade de São Paulo (USP), o centro é apoiado pela FAPESP e Shell no âmbito do Programa de Centros de Pesquisa em Engenharia (ERC). .

Ele diz que alguns dos fenômenos precisam ser observados no operando, ou em outras palavras, em tempo real. “A idéia é acompanhar as reações que ocorrem em experimentos dinâmicos e as diferentes espécies químicas que são formadas, ainda que temporariamente.

“Caso contrário, algumas etapas do processo se perderão e a bateria se tornará ineficiente em termos de tempo de carga e duração da carga”.

Para realizar essas medições, os pesquisadores estão utilizando o Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS) do Centro Brasileiro de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), localizado em Campinas.

Outro projeto apresentado durante a sessão envolveu baterias de ar de enxofre. Apesar de não serem tão eficientes, eles são baratos e armazenam energia por muitas horas.

 

“Eles podem armazenar energia por até 24 horas a um custo muito baixo. Seus principais ingredientes são o enxofre e a soda cáustica e são extremamente baratos. É por isso que estamos investindo neles ”, diz Nigel Brandon, professor do Imperial College London.

Devido a estas características, as baterias de enxofre podem ser usadas em residências ou empresas. Brandon acredita, no entanto, que seu maior potencial está nas estações de recarga de carros elétricos, o que se tornará muito mais comum devido ao objetivo europeu de reduzir as emissões de carbono em 80% até 2050.

“É importante ressaltar o fato de que os diferentes projetos de bateria não estão competindo entre si, mas estão se complementando”, diz Geoff Rodgers, da Brunel University London, um facilitador de sessão.

Sol, hidrogênio e biocombustíveis

Baterias mais eficientes são particularmente importantes em um cenário no qual o uso de energia solar deve aumentar. A radiação solar máxima durante o dia exigirá a necessidade de armazenamento eficiente de energia para que possa ser utilizada à noite.

Maciel Filho também falou sobre um projeto no CINE para desenvolver células fotovoltaicas mais eficientes que poderiam ser usadas no futuro para converter energia solar em eletricidade, bem como para obter produtos químicos, ou mesmo hidrogênio a partir da hidrólise da água.

O hidrogênio líquido é um combustível muito eficiente, mas sua produção envolve altos custos de energia. É uma das opções consideradas no Reino Unido, já que os biocombustíveis não são tão viáveis ​​quanto no Brasil.

“Estamos procurando novas enzimas bacterianas para a oxidação da lignina, um polímero aromático que compõe mais de 25% das paredes celulares das plantas e faz parte do resíduo da produção de biocombustível. O objetivo é desenvolver novos produtos, como biocombustíveis, novos plásticos e produtos químicos para a indústria ”, diz Timothy Bugg, da Universidade de Warwick.

 

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