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Pesquisadores desenvolvem bateria de fluxo redox segura e de baixo custo

Fonte

KAIST | Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia do Sul

Data

quarta-feira, 5 abril 2023 18:40

As baterias de fluxo redox, potenciais substitutas das baterias de íon-lítio amplamente utilizadas, podem ser utilizadas em sistemas de armazenamento de energia graças ao seu baixo custo, baixa inflamabilidade e longa vida útil, possivelmente de mais de 20 anos. Como o preço do vanádio, o material ativo mais amplamente utilizado para baterias de fluxo redox, vem subindo nos últimos anos, os cientistas têm procurado ativamente por materiais redox para substituí-lo.

Recentemente, uma equipe de pesquisa liderada pela Dra. Hye Ryung Byon e pelo Dr. Mu-Hyun Baik, professores do Departamento de Química do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia do Sul (KAIST), e pelo Dr. Jongcheol Seo, professor do Departamento de Química da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang (POSTECH), anunciou o desenvolvimento de uma molécula orgânica redox-ativa altamente solúvel e estável para uso em baterias aquosas de fluxo redox.

A equipe de pesquisa se concentrou no desenvolvimento de baterias aquosas de fluxo redox, redesenhando uma molécula orgânica. É possível controlar a solubilidade e o potencial redox eletroquímico de moléculas orgânicas projetando seu design, o que torna essas moléculas um promissor candidato a material ativo com capacidade de armazenamento de energia possivelmente maior do que o vanádio. A maioria das moléculas orgânicas redox-ativas tem baixa solubilidade ou baixa estabilidade química durante as reações redox. Baixa solubilidade significa baixa capacidade de armazenamento de energia e baixa estabilidade química leva a um desempenho de ciclo reduzido. Para esta pesquisa, a equipe escolheu naftaleno diimida (NDI) como sua molécula ativa. Até agora, havia pouca pesquisa feita sobre a NDI, apesar de sua alta estabilidade química, pois essa molécula mostra baixa solubilidade em soluções eletrolíticas aquosas.

A professora Hye Ryung Byon explicou: “Demonstramos os princípios do design molecular modificando uma molécula ativa orgânica existente com baixa solubilidade e utilizando-a como uma molécula ativa para baterias de fluxo redox. Também mostramos que durante uma reação redox, podemos usar interações moleculares para suprimir a reatividade química de moléculas formadas radicalmente”.

A pesquisadora acrescentou: “Se essa tecnologia for usada posteriormente para baterias aquosas de fluxo redox, juntamente com sua alta densidade de energia e alta solubilidade, também teria a vantagem de estar disponível para uso em eletrólitos de pH neutro. As baterias de fluxo redox de vanádio atualmente usam soluções ácidas, que causam corrosão, e esperamos que nossa molécula resolva esse problema. Como os ESS baseados em íons de lítio existentes são inflamáveis, devemos desenvolver ESS de próxima geração mais seguros e baratos, e nossa pesquisa mostrou uma grande promessa ao abordar isso”.

Os resultados foram recentemente publicados na revista científica Advanced Materials.

Acesse o resumo do artigo científico (em inglês).

Acesse a notícia completa na página do Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia do Sul (em inglês).

Fonte: KAIST.