Baterias à base de água armazenam muito mais energia do que se pensava

Estas baterias são diferentes das de iões de lítio que contêm cobalto. Entre as vantagens têm o facto de evitar incêndios como explicam, aoEurekAlert, os professores Jodie Lutkenhaus e Daniel Tabor. "No futuro, se existirem falhas nas matérias-primas, o preço das baterias de iões de lítio subirá muito. Se tivermos esta bateria alternativa, podemos usá-la, já que o fornecimento é muito mais estável, porque podemos fabricá-las aqui nos Estados Unidos e as matérias-primas para as fabricar estão aqui", acrescentou Lutkenhaus.

A especialista explicou que estas baterias aquosas consistem num cátodo, eletrólito e um ânodo. Os cátodos e ânodos são polímeros que podem armazenar energia, e o eletrólito é água misturada com sais orgânicos. O eletrólito é a chave para a condução de iões e armazenamento de energia através das suas interações com o elétrodo.

Assim, "se um elétrodo inchar demasiado durante o ciclo, não consegue conduzir tão bem os eletrões, e perde-se todo o desempenho", explicou a professora, revelando acreditar que "existe uma diferença de 1.000% na capacidade de armazenamento de energia, dependendo da escolha do eletrólito devido aos efeitos de inchaço".

De acordo com o artigo publicado naNature Materials, os polímeros redox-ativos e não conjugados são uma opção promissora para baterias aquosas sem metais, contudo, a reação envolvida é complexa e difícil de compreender devido à transferência simultânea de eletrões, iões e moléculas de água.

As simulações realizadas pelo grupo de investigação de Tabor permitiram uma compreensão mais detalhada da estrutura e do comportamento das moléculas em estudo, complementando assim as observações experimentais. "A teoria e a experiência trabalham frequentemente em estreita colaboração para compreender estes materiais. Uma das coisas novas que fazemos computacionalmente neste trabalho é que carregamos efetivamente o elétrodo em múltiplos estados de carga e vemos como o meio ambiente responde a esta carga", explicou o professor.

Os investigadores observaram visualmente se o polo negativo da bateria operava de forma mais eficiente na presença de determinados tipos de sais, medindo cuidadosamente a quantidade exata de água e sal que é adicionada à bateria durante o seu funcionamento. É com base nesta informação que Tabor considera que esta nova tecnologia de armazenamento de energia é um empurrão para baterias sem lítio. "Temos uma melhor imagem a nível molecular do que faz com que alguns elétrodos de bateria funcionem melhor do que outros, e isto dá-nos fortes provas de onde avançar na conceção de materiais", disse.

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