Bateria à base de água armazena energia solar e eólica
O Petróleo - 04/05/2018
Pesquisadores de Stanford desenvolveram uma bateria à base de água que poderia fornecer uma maneira barata de armazenar energia solar que possa ser alimentado de volta à rede elétrica e redistribuído quando a demanda é alta.
Postdoctoral scholar Wei Chen holds a prototype of what could one day be a ginormous battery designed to store solar and wind energy thanks to a water-based chemical reaction developed in the lab of Stanford materials scientist Yi Cui. (Image credit: Jinwei Xu)
O protótipo de bateria de hidrogênio de manganês, publicado hoje na Nature Energy , tem apenas três centímetros de altura e gera apenas 20 miliwatts de eletricidade, o que equivale aos níveis de energia das lanternas de LED que podem ser penduradas em um chaveiro.
Apesar da produção diminuta do protótipo, os pesquisadores estão confiantes de que podem levar essa tecnologia até uma bateria em escala de grade com uma vida útil muito superior a década.
Yi Cui, professor de ciência dos materiais em Stanford e autor sênior do jornal, disse que a tecnologia de baterias de hidrogênio-manganês pode ser uma das peças que faltam no quebracabeça energético do país – uma maneira de armazenar vento imprevisível ou energia solar para diminuir a necessidade de queimar combustíveis fósseis confiáveis, mas emissores de carbono, quando as fontes renováveis não estiverem disponíveis.
“O que fizemos foi jogar um sal especial na água, colocar em um eletrodo e criar uma reação química reversível que armazena elétrons na forma de gás hidrogênio”, disse Cui.
Química inteligente
A equipe que idealizou o conceito e construiu o protótipo foi liderada por Wei Chen, um acadêmico de pós-doutorado no laboratório de Cui. Em água e o sulfato de manganês, um sal industrial abundante e barato usado para fabricar pilhas secas, fertilizantes, papel e outros produtos.
Para imitar como uma fonte eólica ou solar poderia alimentar a bateria, os pesquisadores anexaram uma fonte de energia ao protótipo. Os elétrons que fluíam reagiram com o sulfato de manganês dissolvido na água para deixar partículas de dióxido de manganês agarradas aos eletrodos. O excesso de elétrons borbulhava como gás hidrogênio, armazenando assim essa energia para uso futuro. Os engenheiros sabem como recriar a eletricidade a partir da energia armazenada no gás hidrogênio, de modo que o próximo passo importante foi provar que a bateria à base de água pode ser recarregada.
Os pesquisadores fizeram isso ao reconectar sua fonte de energia ao protótipo esgotado, desta vez com o objetivo de induzir as partículas de repondo o sal de sulfato de manganês. Uma vez que esse sal foi restaurado, os elétrons que chegam se tornam excedentes, e o excesso de energia pode se transformar em gás hidrogênio, em um processo que pode ser repetido várias vezes.
Cui estimou que, dada a expectativa de vida da bateria baseada em água, custaria um centavo para armazenar eletricidade suficiente para alimentar uma lâmpada de 100 watts por doze horas.
“Acreditamos que esta tecnologia protótipo será capaz de cumprir as metas do Departamento de Energia (DOE) de armazenamento elétrico em escala de utilidade pública”, disse Cui. O DOE recomendou que as baterias para armazenamento em escala de grade armazenagem e descarreguem pelo menos 20 quilowatts de energia durante um período de uma hora, sejam capazes de pelo menos 5.000 baterias desse tipo custa US $ 2.000 ou menos, ou US $ 100 por quilowatt / hora.
O ex-secretário do Departamento de Energia e Prêmio Nobel Steven Chu, agora professor em Stanford, tem um interesse de longa data em incentivar tecnologias para ajudar a transição da nação para a energia renovável.
“Embora os materiais e o design precisos ainda precisem de desenvolvimento, este protótipo demonstra o tipo de ciência e engenharia que sugere novas maneiras de alcançar baterias de longa duração e de baixo custo”, disse Chu, que não era membro da equipe de pesquisa.
Afastando-se do carbono
Segundo estimativas do DOE, cerca de 70% da eletricidade dos EUA é gerada por usinas de carvão ou gás natural, que respondem por 40% das emissões de dióxido de carbono. Mudar para a geração eólica e solar é envolvendo a variabilidade da oferta de energia. Mais obviamente, o sol só brilha durante o dia e, às vezes, o vento não sopra
Mais: https://news.stanford.edu/2018/04/30/new-water-based-battery-offers-large-scale-energy-storage/