Avançando a todo o vapor no desenvolvimento de baterias sustentáveis de zinco-iodo
Os oligossacarídeos biodegradáveis resolvem um problema fundamental
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Enquanto a procura crescente por baterias de iões de lítio faz subir os preços, os especialistas da Universidade de Flinders estão a fazer progressos no desenvolvimento de uma bateria recarregável aquosa de zinco-iodo segura e mais sustentável.
No seu mais recente estudo, publicado na conceituada revista internacional *Angewandte Chemie*, a equipa de investigação da Flinders concebeu uma bateria aquosa de iões de zinco (AZIB) que pode ser carregada e descarregada ao longo de mais de 60 000 ciclos.
«As baterias recarregáveis de zinco-iodo à base de água estão a revelar-se uma alternativa viável às baterias de iões de lítio para o armazenamento de energia em grande escala e o nosso grupo está agora a trabalhar com a indústria para estabelecer uma plataforma de prototipagem para este sistema de baterias», afirma o Professor Associado de Química Zhongfan Jia, bolseiro Matthew Flinders na Faculdade de Ciências e Engenharia da Universidade de Flinders.
O iodo está entre as moléculas mais simples a apresentar reações eletroquímicas reversíveis e pode proporcionar uma capacidade teórica de carga elétrica de 211 mAh/g (miliamperes-hora por grama). No entanto, um grande desafio para esta tecnologia emergente de baterias é impedir que as espécies de poli-iodo atravessem o separador.
O sistema da equipa da Universidade de Flinders baseia-se num material hospedeiro polimérico orgânico de baixo custo à base de ciclodextrina, que retém e liberta eficazmente os polihalogenetos em AZIBs, capazes de funcionar a 1,3 a 1,4 volts (V), com uma capacidade de 200 mAh/g ao longo de 8 000 ciclos quando totalmente carregadas em sete minutos, ou de 150 mAh/g ao longo de mais de 60 000 ciclos quando totalmente carregadas em apenas três minutos.
As ciclodextrinas são uma família de oligossacarídeos cíclicos produzidos por conversão enzimática a partir do amido. As ciclodextrinas têm sido amplamente utilizadas em ingredientes alimentares, farmacêuticos e cosméticos, e o seu exterior hidrofílico único e a sua cavidade interior hidrofóbica tornam-nas ideais para encapsular poliiodetos. A inovadora química «anfitrião-hóspede» impede o efeito de vaivém das espécies de poliiodo.
«Este sistema oferece uma nova abordagem para mitigar o efeito de vaivém dos poli-iodetos, utilizando polímeros derivados de oligossacarídeos baratos e biodegradáveis, permitindo assim o desenvolvimento de baterias aquosas de zinco-iodo sustentáveis e de longa duração», afirma o Professor Associado Jia.
A crescente procura e consumo de baterias de iões de lítio (LIB), desde veículos elétricos a dispositivos eletrónicos portáteis, conduziram à escassez de recursos, a problemas de abastecimento dispendiosos e a graves questões relacionadas com a reciclagem de resíduos. A Austrália produz cerca de 3 300 toneladas de resíduos de baterias LIB por ano, valor que se prevê que aumente para mais de 136 000 toneladas até 2036.
As AZIB utilizam normalmente zinco metálico, e a Austrália detém as maiores reservas e recursos de zinco conhecidos a nível mundial, representando 20 % a 28 % do total global.
«Enquanto um dos principais produtores e exportadores mundiais, podemos utilizar estes recursos de zinco para um armazenamento de energia mais seguro, o que é importante para a produção de energia na Austrália», afirma o primeiro coautor, Shangxu Jiang, estudante de doutoramento no Laboratório Jia da Universidade de Flinders, que trabalha na área dos Polímeros Sustentáveis para a Energia e o Ambiente.
O segundo coautor principal, Zhipeng Pei, em colaboração com a coautora sénior, a professora Michelle Coote da Universidade de Flinders, concebeu a modelação computacional para apoiar este projeto.
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 Inglês pode ser encontrado aqui.
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