Cientistas da USC desenvolveram uma nova bateria que poderia resolver o problema de armazenamento de eletricidade que restringe o uso generalizado de energia renovável.

A tecnologia é uma nova versão de um design conhecido que armazena eletricidade em soluções, classifica os elétrons e libera energia quando necessário. As chamadas baterias de fluxo redox já existem há algum tempo, mas os pesquisadores da USC construíram uma versão melhor com base em materiais de baixo custo e prontamente disponíveis.

"Demonstramos um barato, vida longa, bateria de fluxo segura e ecológica atrativa para armazenar a energia de sistemas de energia solar e eólica em grande escala, "disse o professor de química Sri Narayan, autor principal do estudo e codiretor do Loker Hydrocarbon Research Institute da USC.

O estudo foi publicado hoje no Journal of the Electrochemical Society .

O armazenamento de energia é um grande obstáculo para a energia renovável porque a demanda de energia nem sempre coincide quando as turbinas eólicas giram ou a luz do sol atinge os painéis solares. A busca por uma solução de armazenamento viável enfrenta vários desafios, que é o problema que os cientistas da USC procuraram resolver.

Eles se concentraram na bateria de fluxo redox porque é uma tecnologia comprovada e foi implantada em aplicações limitadas até agora. Ele usa fluidos para armazenar energia eletroquímica, classificar elétrons e recombinar por redução e oxidação, e liberando-os para fazer eletricidade quando necessário.

A principal inovação alcançada pelos cientistas da USC envolve o uso de diferentes fluidos:uma solução de sulfato de ferro e um tipo de ácido. O sulfato de ferro é um resíduo da indústria de mineração; é abundante e barato. O ácido dissulfônico da antraquinona (AQDS) é um material orgânico, já usado em algumas baterias de fluxo redox para sua estabilidade, solubilidade e potencial de armazenamento de energia.

Embora os dois compostos sejam bem conhecidos individualmente, é a primeira vez que eles foram combinados para provar o potencial de armazenamento de energia em grande escala. Testes no laboratório da USC provaram que a bateria tem grandes vantagens sobre os concorrentes.

Por exemplo, o sulfato de ferro é barato e abundante - um centavo compra cerca de 2,2 libras - enquanto a fabricação em grande escala de AQDS custaria cerca de US $ 1,60 por libra. A esses preços, os custos de material para o tipo de bateria desenvolvida pelos cientistas da USC custariam US $ 66 por quilowatt-hora; se fabricado em escala, eletricidade custaria menos da metade da energia derivada das baterias redox que usam vanádio, que é mais caro e tóxico.

Também, em testes na USC, os pesquisadores descobriram que a bateria do ferro-AQDS pode dar um ciclo, ou recarregar, centenas de vezes sem praticamente nenhuma perda de energia, ao contrário de tecnologias concorrentes. A durabilidade dos sistemas de armazenamento de energia é importante para uso em larga escala.

“Os materiais desenvolvidos são altamente sustentáveis, "disse Surya Prakash, co-autor do estudo e diretor do Loker Institute, que colabora com Narayan no desenvolvimento de novas quinonas orgânicas. "O AQDS pode ser fabricado a partir de qualquer matéria-prima à base de carbono, incluindo dióxido de carbono. O ferro é abundante em terra, elemento não tóxico. "

A tecnologia também tem vantagens sobre o armazenamento da bateria de íon de lítio. A proliferação de eletrônicos de consumo e veículos elétricos, alimentado por baterias de íon de lítio, cria escassez para o elemento, o que aumenta os custos. Por sua vez, essa economia faz outro, opções de armazenamento de energia menos caras e mais atraentes, o estudo diz. Também, baterias de íon de lítio não duram tanto, devido à recarga, como quase qualquer pessoa que recarregou celulares e laptops sabe.

"... O sistema de bateria de fluxo iron-AQDS apresenta uma boa perspectiva para atender simultaneamente aos exigentes requisitos de custo, durabilidade e escalabilidade para armazenamento de energia em grande escala, "diz o estudo.

O uso de energia renovável está crescendo, ainda é restrito devido às limitações de armazenamento de energia. Armazenar apenas 20% da energia solar e eólica atual requer uma capacidade de reserva de 700 gigawatts-hora. Um gigawatt-hora é eletricidade suficiente para cerca de 700, 000 casas por uma hora.

Disse Narayan:"Até o momento não houve nenhuma viabilidade econômica, solução ecológica para armazenamento de energia que pode durar 25 anos. As baterias de íon-lítio não têm longa vida e as baterias baseadas em vanádio são caras, materiais relativamente tóxicos que limitam o uso em larga escala. Nosso sistema é a resposta para este desafio. Prevemos essas baterias usadas em residências, edifícios comerciais e industriais para captar energia renovável. "