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A água cobre cerca de 70% da superfície da Terra. Além disso, 97% de toda a água da Terra é água do mar, que é impotável devido ao seu teor de sal. Mas e se pudéssemos aproveitar seu potencial como uma nova fonte de energia renovável?
Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pelo professor Changshin Jo (Instituto de Tecnologia de Materiais Ferrosos e Energéticos (GIFT), Departamento de Engenharia Química) e Ph.D. O candidato Hyebin Jeong (Engenharia Química) da POSTECH avançou nessa área ao confirmar o desempenho superior das baterias de água do mar (SWBs) que incorporam agentes quelantes. Suas descobertas foram publicadas em Revista de Engenharia Química.
As baterias de íons de lítio tornaram-se onipresentes em dispositivos eletrônicos portáteis e baterias automotivas. No entanto, eles não são isentos de limitações, pois apresentam risco de explosão e podem se tornar inutilizáveis se o suprimento de lítio acabar. Para enfrentar esses desafios, o desenvolvimento de baterias de última geração está em andamento. Entre elas, as baterias de água do mar representam uma opção promissora que utiliza os íons Na encontrados na água do mar para gerar energia. Essas baterias oferecem a vantagem distinta de fácil acesso aos recursos e são ecologicamente corretas, pois não requerem processos de tratamento separados.
A alta salinidade da água do mar pode ser atribuída à presença de íons Na, que são utilizados pelas baterias de água do mar para gerar e armazenar energia elétrica à medida que se movem entre o cátodo e o ânodo. No entanto, um dos desafios em processar o hexacianoferrato de níquel (NiHCF) como um material de catodo de intercalação para SWBs é a alta ocorrência de defeitos durante a fabricação. Para resolver esse problema, a equipe de pesquisa sintetiza o NiHCF com um agente quelante (Amostra A) e comparou seu desempenho com o NiHCF não tratado (Amostra B) para avaliar a eficácia do agente quelante.
Uma olhada nas duas amostras sob um microscópio revela a notável diferença em sua forma e estrutura. A Amostra B consiste em partículas primárias nanométricas agregadas aleatoriamente para formar partículas de nível micro, enquanto a Amostra A compreende partículas individuais em forma cúbica de 200-300 nanômetros. Embora o tamanho de partícula individual da Amostra B seja menor, é menos vantajoso para a produção de baterias devido à agregação de múltiplas partículas em estruturas coesas maiores.
Os pesquisadores também avaliaram o desempenho eletroquímico de ambas as amostras. Em primeiro lugar, eles mediram o teor de água e descobriram que a Amostra A tinha um teor de água menor do que a Amostra B. Geralmente, o maior teor de água tende a impedir o desempenho eletroquímico. Além disso, as medições de corrente e tensão mostraram que a Amostra A tinha alta eficiência e capacidade energética.
A equipe de pesquisa alcançou um feito inovador ao realizar 2.000 ciclos de carga e descarga em baterias usando duas amostras, onde a amostra A demonstrou uma notável taxa de retenção de capacidade de aproximadamente 92,8%. Além disso, observou-se que a taxa de geração de defeitos, uma desvantagem anterior do NiHCF, diminuiu para 6% na Amostra A.
Os resultados do estudo demonstram o desempenho superior obtido pela adição de um agente quelante ao hexacianoferrato de níquel e seu uso como material catódico em baterias de água do mar. Esta descoberta pode promover o desenvolvimento de baterias de água do mar como um candidato promissor para sistemas de armazenamento de energia de próxima geração.
Este trabalho foi financiado pelo Instituto Coreano de Avaliação e Planejamento de Tecnologia Energética (KETEP) e pela Fundação Nacional de Pesquisa da Coreia (NRF).
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