As baterias de lítio são uma excelente solução para armazenar energia gerada por painéis solares ou outras fontes de eletricidade verde. Mas eles são descarregados com rapidez suficiente, portanto, essa é uma solução de curto prazo - economizar energia "para o futuro" não funcionará. Além disso, são necessárias instalações de armazenamento muito grandes para armazenar grandes quantidades de energia (uma delas foi construída por Elon Musk na Austrália).
Os especialistas procuram uma solução adequada há muitos anos, mas até agora nada radical foi criado. No entanto, recentemente as células de combustível que geram energia, por exemplo, hidrogênio, se tornaram mais populares. Outro dia, tornou-se conhecido um novo tipo de célula a combustível que funciona em duas direções ao mesmo tempo - elas podem gerar eletricidade a partir de metano ou hidrogênio, ou podem consumir energia e produzir metano ou hidrogênio.
A eficiência da célula é bastante alta: se você gasta uma certa quantidade de energia na produção de metano ou hidrogênio e depois deixa tudo ir na direção oposta, pode obter 75% da eletricidade gasta anteriormente. Em princípio, muito bom.
Limitações
As baterias, como mencionado acima, não são boas demais para o fornecimento de eletricidade a longo prazo.
Outras desvantagens são a baixa velocidade de recarga mais o alto custo. Uma boa solução pode ser o fluxo de baterias, que são usadas cada vez mais.
Uma bateria que flui (redox) é um dispositivo de armazenamento de energia elétrica que é um cruzamento entre uma bateria convencional e uma célula de combustível. Um eletrólito líquido, que consiste em uma solução de sais metálicos, é bombeado através do núcleo, que consiste em um eletrodo positivo e negativo, separado por uma membrana. A troca iônica que surge entre o cátodo e o ânodo leva à geração de eletricidade.
Mas as baterias recarregáveis instantâneas não são tão eficazes quanto as baterias tradicionais, mas o eletrólito que é usado nelas é geralmente tóxico ou causa corrosão (e às vezes ambos).
Uma alternativa para armazenar energia por um longo tempo é transformar o excesso de eletricidade em combustível. Mas nem tudo é tão simples aqui: os esquemas usuais de conversão de energia em combustível são intensivos em energia o suficiente, de modo que a eficiência do sistema nunca será alta. Além disso, os catalisadores de reação geralmente são caros.
Uma maneira de reduzir custos é usar uma célula de combustível reversível (reversa). Em princípio, eles não são novos. Ao trabalhar no sentido de avanço, as células de combustível tomam hidrogênio ou metano como combustível e geram eletricidade. Trabalhando na direção oposta, eles geram combustível consumindo eletricidade.
As células de combustível reversíveis são ideais para armazenamento de energia a longo prazo, bem como para a produção de metano ou hidrogênio, quando necessário.
Por que eles ainda não são usados universalmente? Porque, em teoria, tudo parece ótimo, mas na prática existem dificuldades intransponíveis. Em primeiro lugar, muitos desses elementos precisam de uma temperatura alta para funcionar. Em segundo lugar, eles produzem uma mistura de hidrogênio e água, em vez de hidrogênio puro (na maioria dos casos). Em terceiro lugar, a eficiência do ciclo é muito pequena. Quarto, o catalisador na maioria dos elementos existentes é rapidamente destruído.
Saída
Foi proposto por pesquisadores da Escola de Minas do Colorado. Eles estudaram as possibilidades de células eletroquímicas reversíveis próton-cerâmica. Ao gerar energia, eles são muito eficientes e não precisam de uma temperatura muito alta - existem fontes suficientes de calor residual de processos industriais ou produção tradicional de eletricidade.
Os cientistas aprimoraram a tecnologia oferecendo Ba / Ce / Zr / Y / Yb e Ba / Co / Zr / Y como material para os eletrodos. Para seu trabalho, é necessária uma temperatura de 500 graus Celsius, o que não é um problema, mais cerca de 97% da energia fornecida ao sistema está envolvida na produção. Nesse caso, as células operam com água ou água e dióxido de carbono. Eles produzem hidrogênio, no primeiro caso, ou metano, no segundo.
A eficiência do sistema é de cerca de 75%. Não é tão bom quanto as baterias, mas para a maioria dos propósitos, isso é suficiente. Nesse caso, os eletrodos não são destruídos. Após 1200 horas de teste, o material praticamente não se degradou.
É verdade que outro problema permanece - o alto custo dos materiais de partida que são usados para criar os eletrodos. O mesmo itérbio custa cerca de US $ 14.000 por quilograma, portanto, criar células de combustível realmente grandes pode ser bastante caro.
Mas, talvez, os desenvolvedores possam resolver esse problema - em qualquer caso, o trabalho nessa direção já está em andamento.
