O derretimento de sódio e potássio está localizado na transmissão de baterias à temperatura ambiente, permitindo a obtenção de dispositivos com alta voltagem operacional. Fonte: Antonio BacligComo sabemos, nos últimos anos, o setor de energia renovável vem se desenvolvendo rapidamente e, portanto, são constantemente necessárias capacidades de armazenamento adicionais, baratas e espaçosas, suportando muitos ciclos de recarga e capazes de transferir energia de forma rápida e eficiente para a rede. Pesquisadores da Universidade de Stanford acreditam que podem resolver esse problema com uma nova aplicação de vários materiais amplamente utilizados.
As baterias de fluxo são conhecidas há um tempo relativamente longo e têm sido repetidamente consideradas candidatas à criação de armazenamentos de grande capacidade, mas os eletrólitos usados nelas têm limitações de tensão ou exigem uma alta temperatura para manter em estado líquido, ou até mesmo representam componentes muito caros ou extremamente tóxicos.
No entanto, o professor associado de Stanford, William Chui, juntamente com seus alunos de graduação Antonio Baklig e Jason Ragolo, desenvolveram uma liga de sódio com potássio para o fluxo "catódico", que permanece na fase líquida à temperatura ambiente e teoricamente possibilita armazenar energia 10 vezes mais por grama de massa do que qualquer outro outro eletrólito.
"É claro que ainda há muito a ser feito", diz Bucklig, "mas esperamos que, através deste projeto, as pessoas prefiram mais painéis solares e moinhos de vento, pois receberão uma bateria com base nos elementos que são abundantes na crosta terrestre".
Divida as partes
Além disso, durante os experimentos, uma membrana cerâmica de óxido de sódio e alumínio foi desenvolvida, a qual não interfere na troca iônica entre os "eletrodos" e, ao mesmo tempo, separa de maneira confiável os fluxos de ânodo e cátodo. Como resultado, a tensão operacional dobrou em comparação com as amostras conhecidas (3,1-3,4 V versus 1,5 V), e os parâmetros do protótipo permaneceram estáveis mesmo após vários milhares de horas de testes; além disso, o aumento da tensão operacional significa a capacidade de armazenar mais energia.
"É claro que nosso trabalho ainda precisa ser avaliado de várias maneiras - custo, eficiência, número de ciclos de trabalho, dimensões, segurança", explica Bucklig, "no entanto, acreditamos que superaremos as baterias de fluxo existentes em todos os aspectos e, portanto, olharemos para o futuro." com entusiasmo ".
O progresso real ainda está por vir.
No momento, uma equipe de estudantes de graduação - Bucklig, Ragolo, além de Jeff McConaughey e Andrei Poletaev - continua trabalhando na membrana, uma vez que não impede adequadamente a difusão de potássio no fluxo do ânodo, e isso é muito crítico para a operação normal da bateria; além disso, a peça original funcionou melhor a cerca de 200 graus Celsius, o que é inaceitável. Em uma tentativa de manter as propriedades desejadas à temperatura ambiente, os pesquisadores experimentaram versões mais finas (∼330 μm) e alcançaram resultados bastante aceitáveis, enquanto a potência de saída também aumentou; Assim, novas experiências serão realizadas no campo de seleção da membrana mais adequada.
Você também precisa escolher o eletrólito de ânodo apropriado - infelizmente, as misturas à base de água rapidamente colocam a membrana fora de ação; portanto, você precisará usar outros líquidos para aumentar ainda mais o desempenho da bateria.
O estudo final foi publicado em um artigo na ScienceDirect em 18 de julho.