As baterias de iões de sódio estão a emergir como uma opção promissora para um armazenamento de energia mais limpo e sustentável. Pesquisadores da Universidade de Surrey descobriram uma maneira surpreendentemente simples de melhorar o desempenho dos principais materiais das baterias, retendo água dentro deles, 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. Em contraste, o sódio é abundante e prontamente 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 melhora as propriedades do vanadato de sódio
Postado em Revista de Química de Materiais Aos cientistas examinaram o óxido de sódio e vanádio, um conhecido composto à base de sódio. Eles descobriram que permitir que o material retenha seu teor de umidade natural melhorou significativamente sua funcionalidade dentro da bateria.
O composto, denominado vanadato de sódio hidratado nanoestruturado (NVOH), produz efeito mais forte quando utilizado na forma hidratada. Ele armazena mais energia, carrega mais rápido e permanece estável durante 400 ciclos de carga.
Durante os testes, a versão hidratada tinha quase o dobro da carga do material catódico padrão de íon de sódio. Esta propriedade o classifica entre os principais cátodos relatados até o momento para baterias de íons de sódio.
Daniel Commandeur, pesquisador da Escola de Química e Engenharia Química da Universidade de Surrey e autor principal do artigo, disse:
“Nossos resultados foram completamente inesperados. O óxido de sódio e vanádio existe há muitos anos e muitas vezes era tratado termicamente para remover a umidade porque se pensava que causava problemas. Decidimos desafiar essa suposição e os resultados foram muito melhores do que esperávamos. O material mostrou desempenho e estabilidade mais fortes do que o esperado, e pode até criar novas possibilidades interessantes de como essas baterias podem ser usadas no futuro. “
Operação de água do mar e dessalinização eletroquímica da água do mar
A equipe também explorou o desempenho do material em água salgada, um ambiente particularmente hostil para sistemas de baterias. Não apenas continua a operar com eficiência, mas também remove íons de sódio da solução de salmoura. Ao mesmo tempo, o eletrodo de grafite extrai íons cloreto durante o processo de dessalinização eletroquímica.
Dr. Comandante acrescentou:
“Ser capaz de usar vanadato de sódio hidratado em água salgada é uma descoberta muito emocionante porque mostra que as baterias de íons de sódio podem não apenas armazenar energia, mas também ajudar a remover o sal da água. No longo prazo, isso significa que poderemos projetar sistemas que usem a água do mar como um eletrólito completamente seguro, livre e abundante, enquanto produzem água doce como parte do processo.”
Encontrando alternativas mais seguras e de baixo custo ao lítio
Este avanço poderia acelerar a adoção de baterias de íons de sódio como uma alternativa prática à tecnologia de lítio. Como o sódio é barato e abundante, essas baterias têm potencial para se tornarem mais seguras, mais acessíveis e mais ecológicas.
Os possíveis usos incluem armazenamento de energia renovável em larga escala para a rede e aplicações em veículos elétricos. Ao simplificar a produção de baterias de íons de sódio de alto desempenho, as descobertas da equipe de Surrey aproximam o armazenamento de energia sustentável comercialmente viável da realidade.
