Mini bateria de fluxo acelera a investigação sobre armazenamento de energia
A minúscula bateria de fluxo oferece enormes benefícios e reduz o tempo, o custo e os recursos necessários para testar novos materiais de bateria
Por vezes, para alcançar grandes feitos, é preciso começar com pouco. Foi exatamente isso que os investigadores do Laboratório Nacional do Noroeste do Pacífico do Departamento de Energia fizeram com a sua mais recente inovação no armazenamento de energia.
Ruozhu Feng, investigador de baterias de fluxo do PNNL, trabalha num dispositivo normalizado de bateria de fluxo à escala laboratorial.
Andrea Starr | Pacific Northwest National Laboratory
Com o objetivo de encurtar o tempo de descoberta de novas tecnologias de armazenamento de energia na rede, a equipa desenvolveu um sistema de teste de baterias de fluxo compacto e altamente eficiente que requer uma ordem de grandeza menor de material de partida, ao mesmo tempo que fornece resultados equivalentes aos sistemas de teste padrão à escala laboratorial. A nova conceção da minicélula de fluxo e a validação experimental são descritas num artigo publicado no Journal of The Electrochemical Society. A minicélula de fluxo recém-concebida é muito semelhante à estrutura interna de uma célula de fluxo convencional, mas reduzida em tamanho por um fator de 5. Apesar do seu tamanho mais pequeno, a minicélula de fluxo tem um desempenho comparável ao da sua congénere maior.
A minicélula de fluxo apresenta grandes resultados
"Este relatório é um primeiro passo que mostra que a redução de escala do nosso sistema experimental funciona", afirmou o cientista de materiais e investigador de baterias de fluxo Ruozhu Feng, um dos principais autores do estudo. "Nosso objetivo final é trazer o poder da IA e da robótica para este processo para automatizar e acelerar o teste de novos projetos de bateria de fluxo.
Ao reduzir a quantidade de material necessário e acelerar o processo de validação, esta tecnologia pode ajudar a impulsionar soluções de energia renovável. Os investigadores acreditam também que esta abordagem miniaturizada facilitará a experimentação de uma gama mais vasta de séries de testes químicos.
"Atualmente, temos de preparar uma grande quantidade de material quando identificamos uma nova fórmula de bateria promissora, o que demora muito tempo", afirmou Feng. "Com este método de minicélula de fluxo, podemos descobrir se um novo material proposto funciona com uma quantidade minúscula - miligramas.
O design da minicélula de fluxo destina-se a laboratórios de investigação que se concentram na rápida seleção e desenvolvimento de novos materiais para baterias. No seu estudo de investigação, a equipa demonstrou que a nova minicélula de fluxo é adequada para uma validação rápida da estabilidade do material. Testes rigorosos numa vasta gama de materiais químicos e concentrações reforçaram a confiança dos investigadores no novo sistema miniaturizado. No entanto, a equipa salienta que este sistema requer materiais de partida altamente purificados, isentos de impurezas que, de outro modo, poderiam obstruir os canais e tubos estreitos.
A equipa de investigação solicitou a proteção de patentes nos EUA para a sua nova conceção de bateria. Se quiser saber mais sobre oportunidades de colaboração ou de licenciamento relacionadas com a nova tecnologia, contacte a nossa equipa de comercialização.
Um esforço de equipa
De acordo com Soowhan Kim, o principal investigador e designer da minicélula de fluxo, a chave do sucesso foi o facto de a equipa ter mais de uma década de experiência no desenvolvimento de células de bateria de fluxo, engenharia, maquinação e química. Por exemplo, o perito em instrumentação e controlo de sistemas do PNNL, Andrey Liyu, utilizou a sua experiência em engenharia mecânica e microfluídica para conseguir reduzir o tamanho sem sacrificar a precisão.
"Desde pequenas células a grandes pilhas, podemos lidar com todas as escalas de conceção e experiências de baterias de fluxo", disse Kim, um investigador sénior do PNNL's Grid Storage Launchpad. "Quando juntamos os nossos conhecimentos em computação e a nossa experiência em química analítica, podemos unir forças para desenvolver a mini-célula de fluxo. Esperamos colocá-la à disposição de todos os investigadores interessados".
O que é uma pilha de fluxo?
Tal como o nome sugere, as baterias de fluxo são constituídas por duas câmaras, cada uma delas cheia com um líquido diferente. As baterias são carregadas por uma reação eletroquímica e armazenam a energia em ligações químicas. Quando são ligadas a um circuito externo, libertam essa energia e podem, assim, fazer funcionar dispositivos eléctricos. As baterias de fluxo são uma tecnologia chave - armazenam energia de fontes de energia intermitentes, como a energia eólica e hidroelétrica, e depois libertam essa energia para aplicações em toda a rede quando necessário. Ao contrário das baterias convencionais, as baterias de fluxo utilizam electrólitos líquidos que são armazenados em tanques externos e permitem um escalonamento flexível da capacidade energética.
Porque é que são necessários novos conceitos de baterias de fluxo?
Para tornar os sistemas de baterias de fluxo viáveis para utilização em larga escala, os investigadores estão à procura de novas combinações químicas e de materiais que ultrapassem as limitações dos sistemas existentes. Estas limitações incluem o elevado custo dos materiais, a baixa densidade de energia e o desejo de obter materiais nos Estados Unidos.
Como são descobertas novas baterias de fluxo?
Até agora, a descoberta de novos materiais para baterias de fluxo tem sido um processo meticuloso de tentativa e erro, exigindo frequentemente a síntese de compostos orgânicos à escala de um grama, testes exaustivos e um investimento significativo de tempo. Esta nova conceção de célula miniaturizada, que tem o tamanho aproximado de uma carta de jogo, utiliza o equivalente a alguns grãos de areia, reduzindo drasticamente o tempo e os recursos necessários para cada teste, sem deixar de obter resultados fiáveis.
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Alemão pode ser encontrado aqui.
Publicação original
Outras notícias do departamento ciência
Estes produtos podem lhe interessar
High Precision Battery Tester por Battery Dynamics
Saiba mais sobre o desempenho e a vida útil das células da sua bateria em menos tempo
Acelere as suas medições graças a uma maior resolução, precisão e exatidão
BCS-900 por Bio-Logic Science Instruments
Ciclador modular de baterias para testes de células de alta precisão
Isto permite-lhe otimizar os seus testes de bateria com dados de medição precisos
