Poder das flores: o óleo de lavanda faz com que as pilhas de sódio-enxofre durem mais tempo
Nano-gaiolas feitas de linalol e enxofre aumentam a vida útil e a capacidade de armazenamento das baterias de sódio-enxofre
O óleo de lavanda poderá ajudar a resolver um problema na transição energética. Uma equipa do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces produziu um material a partir do linalol, o principal componente do óleo de lavanda, e do enxofre que poderá tornar as baterias de sódio-enxofre mais duráveis e mais potentes. Estas baterias poderiam armazenar eletricidade proveniente de fontes renováveis.
Trata-se de uma questão crucial na transição energética: Como armazenar a eletricidade proveniente da energia eólica e fotovoltaica quando não é necessária? As grandes baterias são uma opção. E as baterias de enxofre, especialmente as baterias de sódio-enxofre, oferecem várias vantagens sobre as baterias de lítio como unidades de armazenamento estacionárias. Isto deve-se ao facto de os materiais a partir dos quais são fabricadas estarem muito mais facilmente disponíveis do que o lítio e o cobalto, dois componentes essenciais das baterias de lítio. Além disso, a extração destes dois metais é frequentemente prejudicial para o ambiente e causa perturbações sociais e políticas a nível local. No entanto, as pilhas de sódio-enxofre podem armazenar menos energia em relação ao seu peso do que as pilhas de lítio e também não são tão duráveis. O óleo de lavanda, com o seu principal componente, o linalol, pode agora ajudar a prolongar a vida útil das baterias de sódio-enxofre, como relata uma equipa do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces na revista Small. "É fascinante conceber as futuras baterias com algo que cresce nos nossos jardins", afirma Paolo Giusto, chefe de grupo do Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces.
80 por cento da capacidade após 1500 ciclos de carregamento
O facto de a capacidade de armazenamento de uma pilha de sódio-enxofre descer tão pouco após alguns ciclos de carga que a pilha se torna inutilizável deve-se principalmente ao chamado "shuttling" de enxofre. Este fenómeno envolve a formação de polissulfuretos que migram de um terminal para o outro, reagem com ele e acabam por provocar a falha da bateria. Os investigadores liderados por Evgeny Senokos, que está a desenvolver alternativas às baterias de lítio no Instituto Max Planck de Colóides e Interfaces, estão a evitar este fenómeno ao prenderem os polissulfuretos numa gaiola de carbono. "Criamos um nanomaterial estável e denso a partir do linalol e do enxofre, obtendo assim baterias mais duráveis e com maior densidade energética do que as actuais baterias de sódio-enxofre", explica Evgeny Senokos. Utilizam o linalol e o enxofre para criar um material nanoestruturado para um terminal de bateria, cujos poros são cerca de 100 000 vezes mais estreitos do que um fio de cabelo humano. Estes poros retêm os polissulfuretos volumosos. No entanto, quando se carrega e descarrega a bateria, os pequenos iões de sódio conseguem penetrar nos poros ou sair deles. As células da bateria testadas pela equipa de Potsdam atingiram mais de 80% da sua capacidade de carga original, mesmo após 1500 ciclos completos de carga e descarga. Isto prova que a bateria é suficientemente durável para uma utilização prática.
Os nano-vasos de carbono que envolvem o enxofre não só aumentam a vida útil das baterias de sódio-enxofre, como também a sua capacidade de armazenamento: como o enxofre está fixado na gaiola, está quase completamente disponível para o processo de carga e descarga. O material inovador do cátodo pode, por conseguinte, fornecer mais de 600 miliamperes-hora por grama - o valor mais elevado alguma vez alcançado para este tipo de bateria. Mais de 99 por cento do enxofre é utilizado para o armazenamento de energia. "Ao olharmos de forma criativa para a natureza, estamos a encontrar soluções para muitos dos desafios colocados pela transição energética", afirma Paolo Giusto. "Estou confiante de que a indústria irá em breve tomar conhecimento do nosso desenvolvimento e que a tecnologia irá passar do laboratório para a prática."
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Publicação original
Evgeny Senokos, Heather Au, Enis Oğuzhan Eren, Tim Horner, Zihan Song, Nadezda V. Tarakina, Elif Begüm Yılmaz, Alexandros Vasileiadis, Hannes Zschiesche, Markus Antonietti, Paolo Giusto; "Sustainable Sulfur‐Carbon Hybrids for Efficient Sulfur Redox Conversions in Nanoconfined Spaces"; Small, Volume 20, 2024-10-13
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