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Bateria orgânica Mega Flow: um avanço para energia renovável

Bateria orgânica Mega Flow: um avanço para energia renovável

Harvard desenvolveu recentemente um novo tipo de bateria de fluxo que pode revolucionar o armazenamento elétrico em massa, tornando os recursos de energia renovável a solução final para confiabilidade e sustentabilidade.

Recentemente, uma equipe de Harvard relatou em um artigo publicado em Natureza, uma bateria nova e inovadora em grande escala que pode alterar fundamentalmente a base do armazenamento de energia.

O dispositivo relatado é uma bateria de fluxo livre de metal que funciona com base na eletroquímica de pequenas moléculas orgânicas que são abundantes e baratas. As moléculas baseadas em carbono, também chamadas de quinonas, podem ser usadas para armazenar energia da mesma forma que plantas e animais usam moléculas semelhantes para armazenar energia. A molécula é quase idêntica às moléculas armazenadoras de energia semelhantes utilizadas no ruibarbo.

Um problema sistemático com a energia renovável é a inconsistência do clima que fornece ambientes abaixo do ideal para a produção de energia, tornando os recursos pouco confiáveis ​​e inconsistentes. Durante os períodos de inatividade, quantidades mínimas de eletricidade são produzidas, sem nenhum mecanismo de backup de corrente que garanta um fornecimento consistente de eletricidade. No entanto, graças à equipe de pesquisa de Harvard, eles podem ter resolvido as deficiências de energia renovável desenvolvendo uma bateria enorme e economicamente viável.

As baterias foram construídas e testadas com sucesso na Harvard School of Engineering and Applied Sciences. Sobre 10.000 quinona moléculas foram selecionadas para determinar o candidato ideal para basear a bateria.

As moléculas selecionadas são armazenadas em solução em tanques externos maciços, com tamanho diretamente proporcional à capacidade de armazenamento de energia. Depois de mais de 100 ciclos de carga, nenhuma degradação significativa foi observada. No entanto, muito mais testes serão necessários para poder sustentar os milhares de ciclos de carga que as grandes unidades industriais precisarão manter.

A molécula foi desenvolvida com inspiração derivada da vitamina B2, que os mamíferos utilizam para armazenar energia dos alimentos dentro do corpo.

“Com apenas alguns ajustes na molécula B2 original, este novo grupo de moléculas se torna um bom candidato para baterias de fluxo alcalino”, diz Michael J. Aziz, professor de materiais e tecnologias de energia de Gene e Tracy Sykes.

"Eles têm alta estabilidade e solubilidade e fornecem alta voltagem de bateria e capacidade de armazenamento. Como as vitaminas são extremamente fáceis de fazer, esta molécula poderia ser fabricada em grande escala a um custo muito baixo. Projetamos essas moléculas para atender às necessidades de nossa bateria , mas realmente foi a natureza que sugeriu essa maneira de armazenar energia ”, acrescenta Roy Gordon, o professor de química e professor de ciência dos materiais da Thomas Dudley Cabot.

Embora as baterias de fluxo anteriores tenham sido utilizadas em pequena escala, a solução necessária geralmente é composta de fluidos caros e difíceis de manter, tornando a bateria economicamente inviável. No entanto, a nova pesquisa sugere que a nova molécula é capaz de alto desempenho, capaz de armazenar imensas quantidades de energia semelhante ao mecanismo usado nos organismos vivos.

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Melhor ainda, os compostos necessários são incrivelmente baratos e não tóxicos para produzir, trazendo a realidade das baterias de fluxo muito mais perto do que jamais foi antecipado. “Todo o mundo do armazenamento de eletricidade tem usado íons metálicos em vários estados de carga, mas há um número limitado que você pode colocar em solução e usar para armazenar energia, e nenhum deles pode armazenar economicamente grandes quantidades de energia renovável”, diz Gordon . “Com as moléculas orgânicas, apresentamos um vasto novo conjunto de possibilidades. Alguns deles serão terríveis e alguns serão realmente bons. Com essas quinonas, temos as primeiras que parecem muito boas. ”

Atualmente, a equipe está trabalhando no desenvolvimento de tanques de armazenamento para trabalhar ao lado e em uníssono com os atuais fornecedores de energia renovável. No entanto, a equipe também está procurando fornecer baterias para uso não comercial. “Imagine um dispositivo do tamanho de um tanque de óleo para aquecimento doméstico instalado em seu porão. Ele armazenaria o sol dos painéis solares no telhado de sua casa para um dia inteiro, potencialmente fornecendo energia suficiente para sua casa desde o final da tarde, durante a noite, até a manhã seguinte, sem queimar nenhum combustível fóssil ”, diz Marshak, outro colaborador do projeto.

O projeto está atualmente passando por um período de desenvolvimento de três anos em colaboração com Sustainable Innovations, LLC. A equipe espera lançar em breve um dispositivo funcional do tamanho de um trailer para cavalos. O sistema proposto será uma unidade portátil, capaz de se conectar a painéis solares em telhados de edifícios. Com o apoio da Agência de Projetos de Pesquisa Avançada de Energia (ARPA-E) do Departamento de Energia dos Estados Unidos e alguns outros apoiadores, talvez a era renovável e sustentável de uso e armazenamento de energia esteja chegando, prometendo um futuro melhor para amanhã.

Escrito por Maverick Baker


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