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sábado, 6 de setembro de 2014

Cientistas desenvolvem baterias orgânicas recarregáveis ecológicas que duram 15 anos

baterias orgânicas poderosas duráveis ecológicas energia sustentávelNota SS: Não se encaixa perfeitamente na categoria "energia livre", porém é uma possibilidade para substituição das atuais baterias que poluem e duram pouquíssimo.

Cientistas da USC desenvolveram uma bateria orgânica à base de água que é de longa duração e construída a partir de componentes ecológicos baratos. A nova bateria, que não utiliza metais ou materiais tóxicos, vai tornar a energia mais resistente e eficiente através da criação de um meio de grande escala para armazenar energia para uso quando necessário.

As baterias de lítio-íon fizeram aparelhos eletrônicos portáteis recarregáveis serem ​​comuns. Infelizmente, eles têm algumas desvantagens gritantes, incluindo problemas de aquecimento, sendo feito com elementos raros, tóxicos, e o fato de a tecnologia não escalar muito bem, o que limita as aplicações.

A nova tecnologia desenvolvida pela equipe da USC é chamada de bateria de fluxo redux orgânica.

"As baterias duram cerca de 5.000 ciclos de recarga, dando-lhes uma vida útil estimada de 15 anos", disse Sri Narayan, professor de química da Faculdade de Letras, Artes e Ciências de Dornsife, e autor de um artigo descrevendo as novas baterias que foi publicado online pela revista da Sociedade eletroquímica em 20 de junho. "As baterias de íon de lítio degradam-se após cerca de 1.000 ciclos e custam 10 vezes mais para a fabricação."

Narayan colaborou com G. K. Surya Prakash, professor de química e diretor do Instituto USC Loker Hydrocarbon Research, bem como da USC Bo Yang, Lena Hoober-Burkhardt e Fang Wang. "Tais baterias de fluxo orgânicas serão revolucionárias para rede de armazenamento de energia elétrica em termos de simplicidade, custo, confiabilidade e sustentabilidade", disse Prakash.

Seus experimentos demonstraram que as células de fluxo redux orgânicas podem ser carregadas e descarregadas várias vezes com elevada eficiência, sem qualquer sinal de desgaste. A análise do desempenho da célula mostrou que o transporte de massa de reagentes e produtos e suas solubilidades foram cruciais para alcançar altas densidades de corrente.

Estas baterias podem pavimentar o caminho para as fontes renováveis ​​de energia para compensar uma parcela maior de geração de energia do mundo. Os painéis solares só podem gerar energia quando o sol está brilhando, e as turbinas eólicas só pode gerar energia quando o vento sopra. Essa insegurança inerente torna difícil para as empresas de energia contar com elas para atender a demanda do cliente. Com baterias para armazenar a energia excedente, que pode ser distribuía conforme necessário, aquela incerteza esporádica poderia deixar de ser um problema. "O armazenamento de energia em 'Mega-escala' é um problema crítico para o futuro da energia renovável ", disse Narayan. A nova bateria é baseada em um design de fluxo redux - desenho semelhante ao de uma célula de combustível, com dois tanques de materiais eletroativos dissolvidos na água. As soluções são bombeadas para uma célula contendo uma membrana entre os dois fluidos, com eletrodos de cada lado liberando de energia. O projeto tem a vantagem de se dissociar a alimentação da energia. Os tanques de materiais eletroativos podem ser feitos tão grandes quanto necessário - o aumento da quantidade total de energia que o sistema pode armazenar - ou a célula central pode ser ajustado para liberar essa energia mais rápido ou mais lento, alterando a quantidade de energia (energia liberada ao longo do tempo) que o sistema pode gerar.

O avanço da equipe se focalizou nos materiais eletroativos. Enquanto modelos de baterias anteriores têm usado os metais ou os produtos químicos tóxicos, Narayan e Prakash queriam encontrar um composto orgânico que pudesse ser dissolvido em água. Tal sistema criaria um impacto mínimo sobre o meio ambiente e provavelmente seria mais barato, eles descobriram. Através de uma combinação de design de molécula e de tentativa e erro, os cientistas descobriram que certas quinonas naturais - compostos orgânicos oxidados - preenchem o requisito. Quinonas são encontradas em plantas, fungos, bactérias e alguns animais, e estão envolvidos na fotossíntese e respiração celular. "Esses são os tipos de moléculas que a natureza utiliza para a transferência de energia", disse Narayan. Atualmente, as quinonas necessários para as baterias são fabricadas a partir de hidrocarbonetos de origem natural. No futuro, o potencial existe para derivar-los a partir de dióxido de carbono, Narayan disse. A equipe entrou com diversas patentes no que diz respeito ao design da bateria e os próximos planos para construir uma versão em maior escala.

 

Fonte:

https://pressroom.usc.edu/usc-scientists-create-new-battery-thats-cheap-clean-rechargeable-and-organic/

http://jes.ecsdl.org/content/161/9/A1371.full?sid=e4be8ba7-839f-4669-9a85-5b9c42d73289

via:  noticias-alternativas.blogspot.com.br


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