Bateria de sal fundido para alta voltagem e baixa temperatura funciona com baixo custo

Na medida em que as formas de geração de energias renováveis eólica e a solar continuam ganhando destaque, haverá a necessidade de armazenar esta energia de fontes intermitentes em que ela se apresenta por natureza.

Uma solução potencial é conhecida como bateria de sal fundido, que oferece vantagens que as baterias de lítio não oferecem, mas também tem sua parcela de problemas a serem resolvidos.

Cientistas do Sandia National Laboratories criaram um novo projeto que aborda várias dessas deficiências e demonstraram uma bateria de sal fundido em funcionamento que pode ser construída de maneira muito mais barata, ao mesmo tempo que armazena mais energia, do que as versões atualmente disponíveis.

Armazenar grandes quantidades de energia de maneira barata e eficiente é o a bola da vez quando se trata de abastecer cidades inteiras com energia renovável e, apesar de seus muitos pontos fortes, é aqui que a cara tecnologia da bateria de lítio fica evidente.

As baterias de sal fundido apresentam-se como uma solução mais econômica, que utiliza eletrodos mantidos em estado fundido com o auxílio de altas temperaturas. 

Isso é algo que os cientistas Sandia têm trabalhado para mudar.

“Temos trabalhado para reduzir a temperatura operacional das baterias de sódio derretido o mais baixo possível”, disse Leo Small, o pesquisador-chefe do projeto.

“Há toda uma economia de custos em cascata que vem junto com a redução da temperatura da bateria. Você pode usar materiais mais baratos. As baterias precisam de menos isolamento e a fiação que conecta todas as baterias pode ser muito mais fina.”

Em sua forma comercial, essas baterias são conhecidas como baterias de enxofre de sódio, e algumas delas foram desenvolvidas em todo o mundo, mas geralmente operam em 270 a 350°C.

A equipe do Sandia tem seus objetivos de trabalhar com temperaturas muito mais baixas, embora isso requeira uma engenharia mais acurada, já que os produtos químicos que funcionam em altas temperaturas não se prestam bem a temperaturas mais baixas.

O projeto dos cientistas consiste em sódio metálico líquido que fica no lado oposto de um material separador de cerâmica a uma nova mistura líquida feita de iodeto de sódio e cloreto de gálio, que os cientistas chamam de católito. 

Quando a bateria descarrega energia, ocorrem reações químicas que produzem íons de sódio e elétrons que passam pelo material separador altamente seletivo e produzem sal iodeto fundido no outro lado.

Esta bateria de sódio-enxofre provou ser capaz de operar a apenas 110°C e provou seu valor em oito meses de testes em laboratório, nos quais foi carregada e descarregada mais de 400 vezes.

Além disso, funciona a 3,6 volts, o que os cientistas dizem ser cerca de 40% mais alto do que as baterias de sal fundido disponíveis no mercado. 

Isso poderia ser igual a versões com menos células e, portanto, uma densidade de energia mais alta.

Estávamos realmente entusiasmados com a quantidade de energia que poderíamos colocar no sistema por causa do novo católito que relatamos neste artigo”, disse a autora do estudo Martha Gross.

“Baterias de sódio fundido existem há décadas e estão em todo o mundo, mas ninguém nunca fala sobre elas. Portanto, ser capaz de baixar a temperatura e voltar com alguns números e dizer: ‘isso é realmente, realmente sistema viável ‘é muito legal. “

Os cientistas agora estão voltando sua atenção para a redução do custo da bateria, que pode vir da substituição do cloreto de gálio, que é cerca de 100 vezes mais caro do que o sal de cozinha.

Eles dizem que a tecnologia ainda precisa de cinco a dez anos para ser viável comercialmente, mas trabalhando a seu favor está a segurança da bateria, que não oferece risco de incêndio.

“Esta é a primeira demonstração de ciclo estável de longo prazo de uma bateria de sódio fundido a baixa temperatura”, disse o autor do estudo, Erik Spoerke.

“A mágica do que reunimos é que identificamos a química do sal e a eletroquímica que nos permitem operar efetivamente a 230° F. Essa configuração de iodeto de sódio em baixa temperatura é uma espécie de reinvenção do que significa ter uma bateria de sódio derretido.”

A pesquisa foi publicada na revista Cell Reports Physical Science .

Fonte: Sandia Labs via EurekAlert

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