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Jimmy Jiang prevê um futuro onde todas as casas serão alimentadas por energia renovável armazenada em baterias.
No seu laboratório de química, Jiang e os seus alunos da Universidade de Cincinnati criaram uma nova bateria que poderá ter implicações profundas no armazenamento de energia em grande escala necessário aos parques eólicos e solares.
Inovações como as da UC terão efeitos profundos na energia verde, disse Jiang. As baterias armazenam energia renovável para quando for necessária, não apenas quando for produzida. Isso é crucial para aproveitar ao máximo a energia eólica e solar, disse ele.
“A geração e o consumo de energia são sempre incompatíveis”, disse ele. “É por isso que é importante ter um dispositivo que possa armazenar essa energia temporariamente e liberá-la quando for necessário”.
Eles descreveram seu novo design na revista Comunicações da Natureza.
As baterias de automóveis tradicionais contêm uma mistura de ácido sulfúrico e água. E embora sejam baratos e feitos de materiais prontamente disponíveis, apresentam graves desvantagens para uso industrial ou em grande escala. Eles têm uma densidade de energia muito baixa, o que não é útil para armazenar megawatts de energia necessários para abastecer uma cidade.
E eles têm um limiar baixo para estabilidade eletroquímica. Jiang disse que isso significa que eles podem explodir.
“A água tem um limite de voltagem. Quando a voltagem de uma bateria aquosa excede a janela de estabilidade de 1,5 volts, a água pode se decompor ou ser dividida em hidrogênio e oxigênio, o que é explosivo”, disse ele.
Mas Jiang e seus alunos desenvolveram uma bateria sem água que pode gerar quase 4 volts de energia. O novo design de Jiang faz isso sem um separador de membrana, que está entre as peças mais caras desse tipo de bateria, disse ele.
“As membranas são muito caras”, disse Jiang. “Desenvolvemos um novo tipo de material de armazenamento de energia que melhora o desempenho a um custo menor.”
Da mesma forma, as membranas são ineficientes, disse ele.
“Eles não conseguem separar completamente os lados positivos e negativos, então sempre há cruzamentos”, disse ele.
O grupo apresentou pedidos provisórios de patentes, disse ele.
“Ainda há um longo caminho a percorrer”, disse Jiang.
Mas ele disse que estamos caminhando rumo a uma revolução nas baterias nos próximos 20 anos.
“Estou confiante nisso. Há muita pesquisa intensa sendo realizada para ampliar os limites do desempenho da bateria”, disse ele.
Seus alunos estão igualmente entusiasmados. O estudante de doutorado e coautor do estudo, Rabin Siwakoti, disse que a bateria oferece maior densidade de energia.
“Portanto, mesmo uma bateria pequena pode fornecer mais energia”, disse ele.
“Conseguimos eliminar a membrana de uma bateria, que é um grande componente dos custos iniciais. Representa até 30% do custo da bateria”, disse o coautor e estudante de doutorado Jack McGrath.
A coautora Soumalya Sinha, professora visitante da UC, disse que os países estão correndo para desenvolver baterias mais baratas e mais eficientes.
“Este projeto diminui significativamente os custos de material”, disse ele. “Estamos tentando alcançar o mesmo desempenho a um custo mais barato.”
Outros colaboradores incluem o autor principal e pesquisador de pós-doutorado da UC, Rajeev Gautam, o estudante de doutorado Xiao Wang e o doutorando da UC, Amir Lashgari.
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