Nova bateria Flow dura o ano todo com açúcar simples

A nova bateria de fluxo utiliza o açúcar simples β-ciclodextrina para uma fórmula de armazenamento de energia abundante e sustentável de longa duração.

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Quando os pesquisadores do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia decidiram melhorar as baterias de fluxo, eles não estavam brincando. Eles criaram uma solução à base de açúcar que pode durar o ano todo e muito mais. A descoberta pode levar a novos sistemas de armazenamento de energia de baixo custo e longa duração que podem eliminar a energia fóssil, capturando energia eólica e solar durante semanas, meses ou mesmo estações inteiras.

As baterias de fluxo ainda não se tornaram populares, mas estão lentamente chegando ao mercado.

As baterias de íons de lítio ainda são o padrão ouro para sistemas de armazenamento de energia que podem ser recarregadas continuamente. A tecnologia de íons de lítio é adequada para todos os tipos de dispositivos, desde smartphones até veículos elétricos. O problema surge à escala da rede, quando o armazenamento de energia é necessário para atenuar problemas na disponibilidade de energia eólica ou solar, ou ambas.

Nessa escala, os bancos de baterias de íons de lítio podem durar apenas algumas horas. Adicionar mais bancos para criar um efeito cascata poderia ajudar a esticar o cronograma. No entanto, isso acarreta custos proibitivos, incluindo o custo de gestão de um sistema tão complexo.

Para fornecer armazenamento de energia em escala de utilidade pública durante o dia inteiro, à medida que mais energia eólica e solar entram na rede, uma bateria de fluxo é a solução.

As baterias de fluxo aproveitam a capacidade de líquidos especializados de criar uma corrente elétrica quando fluem adjacentes uns aos outros, separados por uma membrana fina. Os líquidos são armazenados em tanques até serem necessários, o que significa que a bateria de fluxo pode ser ligada ou desligada rapidamente, conforme necessário. O aumento de escala não aumenta significativamente a complexidade de um sistema de bateria de fluxo, porque a escala depende principalmente do tamanho dos tanques.

Os projetos atuais de baterias de fluxo representam um processo de melhoria de 50 anos que começou a tomar forma na década de 1970. Naquela época, corrosão, tamanho, peso, toxicidade e baixa densidade energética estavam entre os problemas a serem resolvidos. No entanto, a ciência adora desafios.

A NASA estava na vanguarda do movimento. No ano passado, a agência observou que a sua “bateria líquida” de décadas – feita apenas com ferro, sal e água – ganhou vida nova pela startup de armazenamento de energia de longa duração ESS. Empresas de engenharia tradicionais como a Cummins também estão trabalhando para desenvolver uma nova geração de baterias de fluxo (veja mais cobertura da CleanTechnica aqui).

A contribuição do Pacific Northwest National Laboratory é o primeiro uso de β-ciclodextrina, um açúcar simples derivado do amido, em uma fórmula de bateria de fluxo.

Os açúcares simples são compostos de apenas uma ou duas moléculas, em contraste com os carboidratos complexos como o amido. Eles podem ser sintetizados em laboratório, proporcionando uma alternativa mais sustentável aos materiais extraídos para outras fórmulas de baterias.

A β-ciclodextrina não é apenas um açúcar simples. É uma molécula única, em forma de cone, comumente usada na indústria farmacêutica para fabricar medicamentos, porque pode alojar outras moléculas dentro do cone até que sua superfície externa se dissolva. Isto proporciona ainda outra vantagem, em termos de ter uma base de conhecimento da cadeia de abastecimento à mão.

Os pesquisadores também têm descoberto usos adicionais para a “cavidade de ligação” da β-ciclodextrina. Por exemplo, uma equipa da Northwestern University está a implementar a β-ciclodextrina para desenvolver um processo ecológico para extrair ouro do minério.

A equipe do PNNL concentrou-se na β-ciclodextrina porque procurava uma maneira simples de introduzir mais fluorenol em sua bateria de fluxo. O fluorenol é um álcool derivado do fluoreno que começou a surgir em novas tecnologias de baterias de fluxo, incluindo pesquisas sob a égide do PNNL.

Aparentemente, a ideia por trás da nova pesquisa era encapsular o fluorenol em moléculas de β-ciclodextrina, que se dissolveriam quando introduzidas em uma solução de bateria de fluxo. Isso acabou não sendo uma maneira muito eficiente de fornecer mais fluorenol, mas resultou em uma quantidade razoável de β-ciclodextrina entrando na bateria de fluxo PNNL.