As baterias de iões de sódio estão a tornar-se uma opção promissora para um armazenamento de energia mais limpo e sustentável. Pesquisadores da Universidade de Surrey identificaram uma maneira surpreendentemente simples de melhorar seu desempenho, mantendo a água dentro de um material importante da bateria, em vez de removê-la.
As baterias de íons de lítio dominam atualmente o mercado, mas dependem de materiais caros que podem prejudicar o meio ambiente. O sódio, por outro lado, é abundante e amplamente disponível. Mesmo assim, igualar o desempenho da tecnologia de íons de lítio tem sido um grande obstáculo para os sistemas de íons de sódio.
A água aumenta a produtividade do óxido de sódio e vanádio
Num estudo publicado em Revista de Química de Materiais Aos cientistas investigaram o óxido de sódio e vanádio, um conhecido composto à base de sódio. Eles descobriram que manter o conteúdo natural de água do material melhora significativamente seu desempenho dentro da bateria.
O composto, denominado hidrato de vanadato de sódio nanoestruturado (NVOH), produziu resultados muito melhores quando utilizado em sua forma hidratada. Ele armazenou muito mais energia, carregou mais rápido e permaneceu estável por mais de 400 ciclos de carga.
Quando testada, a versão hidratada manteve quase o dobro da carga que os materiais padrão de cátodo de íon de sódio. Esse desempenho o coloca entre os melhores cátodos relatados para baterias de íon de sódio.
Daniel Commander, pesquisador da Escola de Química e Engenharia Química da Universidade de Surrey e principal autor do artigo, disse:
“Nossos resultados foram completamente inesperados. O óxido de sódio e vanádio existe há muitos anos, e as pessoas geralmente o tratam termicamente para remover água porque acham que pode causar problemas. Decidimos desafiar essa suposição e o resultado acabou sendo muito melhor do que esperávamos. O material mostrou desempenho e estabilidade muito melhores do que o esperado, e pode até abrir novas possibilidades interessantes para essas baterias no futuro. “
Exploração de água do mar e dessalinização eletroquímica de água
A equipe também investigou o desempenho do material em água salgada, um ambiente particularmente exigente para sistemas de baterias. Não só continuou a funcionar de forma eficiente, mas também removeu os íons de sódio da solução de água salgada. Ao mesmo tempo, o eletrodo de grafite extraiu íons cloreto em um processo conhecido como dessalinização eletroquímica.
Dr. Comandante acrescentou:
“Ser capaz de usar hidrato de vanadato de sódio em água salgada é uma descoberta realmente emocionante porque mostra que as baterias de íon de sódio podem não apenas armazenar energia – elas também podem ajudar a remover o sal da água. A longo prazo, isso significa que seremos capazes de desenvolver sistemas que utilizam a água do mar como um eletrólito completamente seguro, livre e abundante, ao mesmo tempo que produzimos água doce como parte do processo.”
Rumo a alternativas mais seguras e menos dispendiosas ao lítio
Este avanço poderá acelerar a adopção de baterias de iões de sódio como uma alternativa prática à tecnologia baseada em lítio. Como o sódio é barato e abundante, estas baterias poderiam tornar-se mais seguras, mais acessíveis e mais ecológicas.
Os possíveis usos incluem armazenamento de energia renovável em larga escala para redes elétricas, bem como aplicações em veículos elétricos. Ao simplificar a produção de baterias de íon de sódio altamente eficientes, as descobertas da equipe de Surrey aproximam o armazenamento de energia comercialmente viável e sustentável um passo mais perto da realidade.
