Um grupo de cientistas do Canadá e dos Países Baixos desenvolveu um electródo inspirado na natureza e produzido por impressão 3D (tecnologia que permite fabricar objectos tridimensionais a partir de um desenho digital), capaz de melhorar em cerca de 50% o desempenho das baterias de fluxo.
De acordo com a equipa, a tecnologia destina-se ao armazenamento de grandes quantidades de energia proveniente de fontes renováveis, como parques solares e eólicos. As baterias de fluxo diferem das convencionais por armazenarem os electrólitos em tanques externos, em vez de os manterem num invólucro selado. O sistema utiliza dois tanques, um para o electrólito carregado e outro para o descarregado, permitindo aumentar a capacidade de armazenamento através da instalação de tanques adicionais.
Esta característica torna a tecnologia adequada para compensar a intermitência das fontes renováveis. A energia produzida pelos painéis solares ou pelos aerogeradores pode ser armazenada nos tanques e utilizada posteriormente, quando a produção diminui, como durante a noite ou em períodos de pouco vento.
Para melhorar o funcionamento destas baterias, os investigadores recorreram à impressão 3D para fabricar eléctrodos porosos com estruturas internas cuidadosamente controladas. A técnica permite definir a geometria do eléctrodo e criar canais que orientam a circulação do electrólito, aumentando o contacto entre o líquido e as superfícies onde ocorrem as reacções electroquímicas.
De acordo com os responsáveis, “é precisamente nesse processo que está uma das principais vantagens do novo desenho”. O electrólito precisa de circular uniformemente pelo interior do eléctrodo para que as reacções responsáveis pelo carregamento e descarregamento da bateria ocorram de forma eficiente. Uma distribuição inadequada do líquido pode deixar algumas regiões do eléctrodo subutilizadas, limitando o desempenho do sistema.
A impressão 3D permite aos cientistas controlar a estrutura interna com um nível de precisão difícil de alcançar através dos métodos convencionais de fabrico. “Com a impressão 3D, podemos projectar a estrutura interna de um eléctrodo de maneiras difíceis de se alcançar com a fabricação convencional”, explicou Maxime Heijden, investigadora que desenvolveu o projecto com colegas do Canadá e da Alemanha.
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Segundo Heijden, o controlo da circulação do electrólito é fundamental para aproveitar melhor a superfície do eléctrodo. “Isso nos dá um controlo maior sobre como o líquido se move pela bateria e atinge as superfícies onde ocorrem as reacções de armazenamento de energia”, acrescentou.
O desenho inspirado na natureza procura, assim, resolver um dos desafios das baterias de fluxo: fazer com que o electrólito alcance de forma eficiente toda a área activa do eléctrodo. Ao criar uma rede de poros e canais com geometria definida, os investigadores conseguem controlar o percurso do líquido e melhorar a utilização da superfície disponível para as reacções.
Outro elemento importante é a utilização de electrólitos à base de água, que tornam estas baterias uma opção mais segura para instalações estacionárias de armazenamento de energia. A combinação de grandes tanques externos, electrólitos aquosos e eléctrodos produzidos por impressão 3D poderá facilitar o desenvolvimento de sistemas dimensionados para armazenar grandes quantidades de electricidade.
Os investigadores procuram agora aperfeiçoar a geometria dos eléctrodos e a circulação dos electrólitos para obter ganhos adicionais de eficiência. A abordagem poderá contribuir para tornar as baterias de fluxo mais adequadas ao armazenamento de energia produzida por fontes renováveis, especialmente em sistemas que necessitam de conservar electricidade durante períodos prolongados.
Fonte: Inovação Tecnológica
