Pesquisadores em WMG da Universidade de Warwick, em colaboração com Imperial College London, encontraram uma maneira de aprimorar as baterias de fluxo híbrido e seu uso comercial. A nova abordagem pode armazenar eletricidade nessas baterias por períodos muito longos por cerca de um quinto do preço das tecnologias atuais, com restrições de localização mínimas e emissões zero.

Os pesquisadores aprimoraram três células de fluxo híbrido usando grafeno dopado com nitrogênio (exposto ao plasma de nitrogênio) em uma técnica de eletroforese sem aglutinante (EPD).

As energias eólica e solar são fontes cada vez mais populares de energia renovável. Infelizmente, problemas de intermitência os impedem de se conectar amplamente à rede nacional. Uma solução potencial para este problema envolve a implantação de tecnologia de bateria de longa duração, como a bateria de fluxo redox. Apesar de sua grande promessa, os custos atuais desse sistema são um fator determinante para a adoção no mundo real. Uma bateria de rede acessível deve custar £ 75 / kWh, de acordo com o Departamento de Energia dos EUA. Baterias de íon-lítio, que lideram a cobrança pelo armazenamento da rede, custa cerca de £ 130 / kWh.

Agora, os pesquisadores do WMG encontraram uma maneira de melhorar as baterias de fluxo híbrido ou a tecnologia de célula de combustível regenerativa (RFC) que pode armazenar eletricidade por períodos muito longos por cerca de um quinto do custo das tecnologias de armazenamento atuais, com flexibilidade na localização e com mínimo impacto ambiental. A tecnologia combina eletrodos à base de carbono com eletrólitos de origem econômica, (manganês ou enxofre, que são produtos químicos abundantes no planeta) por meio de uma deposição eletroforética simples, mas altamente eficaz, de aditivos de nanocarbono (grafeno dopado com nitrogênio) que aumentam a durabilidade e o desempenho do eletrodo significativamente em ambientes altamente ácidos ou alcalinos.

Os pesquisadores publicaram suas descobertas em um artigo intitulado "Células de fluxo Redox híbridas com desempenho eletroquímico aprimorado via grafeno dopado com nitrogênio depositado eletroforeticamente e sem aglutinante em eletrodos de papel de carbono" na edição de dezembro de 2020 do jornal Materiais e interfaces aplicados ACS .

Dr. Barun Chakrabarti, um pesquisador do WMG da University of Warwick e um dos principais autores do artigo disse:

"Esta técnica EPD não é apenas simples, mas também melhora a eficiência de três baterias de fluxo híbrido econômicas diferentes, aumentando assim seu potencial para ampla adoção comercial para armazenamento de energia em escala de rede."

O custo total de produtos químicos da bateria de fluxo híbrido é cerca de 1/30 do custo das baterias concorrentes, como os sistemas de íon-lítio. Tecnologias ampliadas podem ser usadas para armazenar eletricidade da energia eólica ou solar, por vários dias a temporadas inteiras, por cerca de £ 15 a £ 20 por quilowatt-hora. Essas baterias também são extremamente úteis para aplicações de nivelamento de carga em escala de grade, pois seu design é muito flexível devido à sua característica única de dimensionar sua potência independentemente de sua energia.

A densidade de energia de uma bateria de fluxo híbrido, especialmente o sistema de polissulfeto / ar (S-Air), é 500 vezes maior do que o armazenamento hidrelétrico bombeado. Também é muito mais compacto e pode ser colocado perto de qualquer geração renovável.