p Qualquer residente das Grandes Planícies pode atestar a enorme escala de parques eólicos que pontuam cada vez mais o campo. No meio-oeste e em outros lugares, a energia eólica é responsável por uma fatia cada vez maior da produção de energia dos EUA:na última década, $ 143 bilhões foram investidos em novos projetos eólicos, de acordo com a American Wind Energy Association. p Contudo, o boom da energia eólica enfrenta um obstáculo - como armazenar de forma eficaz e barata a energia gerada por turbinas quando o vento está soprando, mas os requisitos de energia são baixos.

p "Recebemos muito vento à noite, mais do que durante o dia, mas a demanda por eletricidade é menor à noite, tão, eles estão jogando fora ou trancando turbinas - estamos desperdiçando eletricidade, "disse Trung Van Nguyen, professor de petróleo e engenharia química na Universidade de Kansas. "Se pudéssemos armazenar esse excedente à noite e vendê-lo ou entregá-lo durante o dia no pico da demanda, isso permitiria aos proprietários de parques eólicos ganhar mais dinheiro e alavancar seus investimentos. Ao mesmo tempo, você implanta mais energia eólica e reduz a demanda por combustíveis fósseis. "

p Desde 2010, Nguyen liderou pesquisas para desenvolver uma bateria avançada de fluxo de hidrogênio-bromo, um projeto avançado de bateria em escala industrial - seria quase do tamanho de um caminhão - que os engenheiros se esforçaram para desenvolver desde 1960. Pode funcionar tão bem para armazenar eletricidade de fazendas solares, para ter alta durante a noite quando não há sol.

p Financiado primeiro pela National Science Foundation e depois pela Advanced Research Projects Agency-Energy, Nguyen trabalhou com pesquisadores da Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, Vanderbilt University, a Universidade do Texas em Arlington e a Case Western Reserve University. Pelo caminho, Nguyen supervisionou trabalhos inovadores nos principais componentes do projeto de baterias de hidrogênio-bromo.

p Para um, aí está o eletrodo Nguyen desenvolvido na KU. O eletrodo da bateria é o local onde a corrente elétrica entra ou sai da bateria quando ela é descarregada. Para ser o mais eficiente possível, um eletrodo precisa de muita área de superfície. A equipe de Nguyen desenvolveu um eletrodo de carbono de área de superfície mais alta, cultivando nanotubos de carbono diretamente nas fibras de carbono de um eletrodo poroso.

p "Antes do nosso trabalho, as pessoas usaram eletrodos de papel-carbono e tiveram que empilhar eletrodos para gerar alta potência, "ele disse." Os eletrodos tinham que ser muito mais grossos e mais caros porque você tinha que usar camadas múltiplas - elas eram mais volumosas e resistentes. Nós tivemos uma ideia simples, mas inovadora, de fazer crescer minúsculos nanotubos de carbono diretamente sobre as fibras de carbono dentro dos eletrodos - como minúsculos fios de cabelo - e aumentamos a área de superfície em 50-70 vezes. Resolvemos o requisito de alta superfície para eletrodos de bateria de hidrogênio-bromo. "

p Uma questão chave que permanece antes que uma bateria de brometo de hidrogênio possa ser comercializada com sucesso é o desenvolvimento de um catalisador eficaz para acelerar as reações no lado do hidrogênio da bateria e fornecer maior rendimento ao mesmo tempo em que sobrevive à corrosividade extrema do sistema. Agora, com financiamento de um sub-prêmio da NSF por meio de uma empresa privada chamada Proton OnSite, Nguyen está prestes a resolver essa última barreira.

p "Acho que estamos à beira de um grande avanço, "disse ele." Precisamos de um catalisador durável, algo que tem a mesma atividade do melhor catalisador que existe, mas isso pode sobreviver neste ambiente. Nosso material anterior não tinha área de superfície suficiente para fornecer potência suficiente. Mas tenho conseguido continuar trabalhando neste catalisador de sulfeto de ródio. Acho que descobrimos uma maneira de aumentar a área de superfície. Agora temos uma maneira melhor, e podemos publicar isso em três a seis meses - temos alguns pequenos problemas para resolver, mas acho que teremos um material adequado para a reação do hidrogênio neste sistema. "

p Os novos resultados para desenvolver uma bateria de fluxo de hidrogênio-bromo avançado em escala industrial serão apresentados na reunião da Electrochemical Society em Seattle em maio.

p De fato, Nguyen - que fundou várias empresas iniciantes ao longo de sua carreira de pesquisa - observou que a nova bateria de hidrogênio-bromo em breve poderá ser comercializada, e facilmente poderia ser dimensionado para escalas MW (potência) MWh (energia), vindo em forma de contêiner modular, cerca de 1 MWh em um contêiner de tamanho normal. Mas ele advertiu que só poderia ser usado remotamente, locais industriais - lugares como parques eólicos e solares, onde as enormes baterias provavelmente estariam enterradas.

p "Este sistema de armazenamento de energia, por causa de sua corrosividade, não é adequado para sistemas residenciais ou comerciais, "ele disse." O bromo é como o gás cloro. Cave um buraco, forre-o com cimento ou plástico, drop this battery down and cover it up—it should be in an enclosed or sealed system to prevent leakage or emission of bromine gas. This will be suitable only for large-scale remote energy storage like solar farms and wind farms."

p The KU researcher said the rise of renewable energy would depend on technology breakthroughs that make the economics attractive to energy producers and investors, and he hoped his new battery design could play a part.

p "The way we use fossil fuel for energy is very inefficient, wasteful and generates greenhouse gasses, " Nguyen said. "For fossil fuels, you make the initial investment, and also you pay for operation every day—pay for coal or for natural gas for rest of the life of the power plant. Once you make the initial investment in renewable, the electricity you make is free."