Novo polímero orgânico abre caminho para baterias recicláveis à base de água
"Este estudo fornece uma estratégia de conceção para tornar as moléculas redox hidrofóbicas compatíveis com sistemas aquosos"
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As baterias aquosas existem há séculos. São seguras e de custo relativamente baixo, mas a sua adoção em novos sistemas de armazenamento de energia - como o armazenamento na rede e em veículos eléctricos - tem sido limitada. Uma das principais razões é a compatibilidade dos materiais: muitos materiais dos eléctrodos não têm um bom desempenho em electrólitos aquosos. No caso dos polímeros orgânicos redox, em particular, a hidrofobicidade tem sido um obstáculo. Tal como outros materiais poliméricos, também apresentam desafios no que respeita à decomposição e à reciclagem.
Esquema de uma bateria aquosa reciclável.
Kouki Oka et al.
Agora, uma equipa de investigação da Universidade de Tohoku, trabalhando em colaboração com a NITTO BOSEKI CO., LTD., desenvolveu um novo polímero redox orgânico que aborda estes desafios de longa data.
Para ultrapassar os obstáculos, a equipa introduziu o p-dihidroxibenzeno - uma molécula orgânica com elevada capacidade de armazenamento de carga - numa poliamina, que é solúvel em água devido à sua carga positiva. Isto foi conseguido através de uma simples reação de condensação. O polímero resultante mantém uma elevada hidrofilicidade, pode ser utilizado como material electroactivo à temperatura ambiente (25°C) e pode ser decomposto nos seus componentes brutos em condições suaves a temperaturas inferiores a 100°C.
"Este estudo fornece uma estratégia de conceção para tornar as moléculas redox hidrofóbicas compatíveis com sistemas aquosos", afirmou Kouki Oka, professor associado do Instituto de Investigação Multidisciplinar de Materiais Avançados da Universidade de Tohoku. "Ao combinar uma elevada capacidade de armazenamento de carga com a possibilidade de reciclagem, podemos abrir novas direcções para a investigação de baterias sustentáveis."
As descobertas destacam dois benefícios principais. Em primeiro lugar, a utilização de electrólitos à base de água evita o risco de incêndio associado aos solventes inflamáveis convencionais. Em segundo lugar, uma vez que os novos polímeros são fabricados a partir de elementos abundantes e podem ser facilmente decompostos, podem ajudar a reduzir o consumo de recursos e a poluição dos plásticos.
"O nosso próximo passo é avaliar a durabilidade e outros factores de desempenho para compreender todo o potencial deste material para aplicações no mundo real", acrescentou Oka.
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