Nova bateria de íon de sódio armazena o dobro de energia e dessaliniza a água do mar

As baterias de íons de lítio dominam atualmente o mercado, mas dependem de materiais caros que podem prejudicar o meio ambiente. O sódio, por outro lado, é abundante e amplamente acessível. Mesmo assim, igualar o desempenho da tecnologia de íons de lítio tem sido um grande obstáculo para os sistemas de íons de sódio.

Água aumenta o desempenho do óxido de sódio e vanádio

Em pesquisa publicada no Revista de Química de Materiais Aos cientistas examinaram o óxido de sódio e vanádio, um conhecido composto à base de sódio. Eles descobriram que permitir que o material retenha seu conteúdo natural de água melhora significativamente o funcionamento dele dentro de uma bateria.

O composto, denominado hidrato de vanadato de sódio nanoestruturado (NVOH), apresentou resultados muito mais fortes quando usado em sua forma hidratada. Ele armazenou substancialmente mais energia, carregou mais rápido e manteve a estabilidade por mais de 400 ciclos de carga.

Durante os testes, a versão hidratada manteve quase o dobro da carga que os materiais catódicos de íon de sódio padrão. Este desempenho o coloca entre os principais cátodos relatados até agora para baterias de íons de sódio.

Daniel Commandeur, pesquisador da Escola de Química e Engenharia Química da Universidade de Surrey e autor principal do artigo, disse:

“Nossos resultados foram completamente inesperados. O óxido de sódio e vanádio existe há anos e as pessoas geralmente o tratam termicamente para remover a água, porque acredita-se que ele cause problemas. Decidimos desafiar essa suposição e o resultado foi muito melhor do que prevíamos. O material mostrou desempenho e estabilidade muito mais fortes do que o esperado e pode até criar novas possibilidades interessantes para como essas baterias serão usadas no futuro. “

Operação de Água do Mar e Dessalinização Eletroquímica

A equipe também explorou o desempenho do material em água salgada, um ambiente especialmente exigente para sistemas de baterias. Não só continuou a funcionar de forma eficaz, como também removeu iões de sódio da solução de água salgada. Ao mesmo tempo, um eletrodo de grafite extraiu íons cloreto em um processo conhecido como dessalinização eletroquímica.

Dr. Comandante acrescentou:

“Ser capaz de usar hidrato de vanadato de sódio em água salgada é uma descoberta realmente emocionante, pois mostra que as baterias de íons de sódio podem fazer mais do que apenas armazenar energia – elas também podem ajudar a remover o sal da água. No longo prazo, isso significa que poderemos projetar sistemas que usem a água do mar como um eletrólito completamente seguro, livre e abundante, ao mesmo tempo que produzimos água doce como parte do processo.”

Rumo a alternativas mais seguras e de baixo custo ao lítio

Este avanço poderá acelerar a adopção de baterias de iões de sódio como uma alternativa prática à tecnologia baseada em lítio. Como o sódio é barato e abundante, essas baterias têm potencial para serem mais seguras, mais acessíveis e mais ecológicas.

Os possíveis usos incluem armazenamento de energia renovável em larga escala para redes elétricas, bem como aplicações em veículos elétricos. Ao simplificar a produção de baterias de íons de sódio de alto desempenho, as descobertas da equipe de Surrey aproximam o armazenamento de energia sustentável e comercialmente viável um passo mais perto da realidade.