Bateria de sódio armazena o dobro de energia e dessaliniza água do mar
[Imagem: Daniel Commandeur et al. – 10.1039/d5ta05128b]
Bateria de íons de sódio
As baterias de íons de sódio estão surgindo como uma opção promissora para o armazenamento de energia mais limpa e sustentável dos que as baterias de íons de lítio – o sódio é abundante e amplamente acessível, na água do mar, por exemplo.
O trabalho agora tem-se concentrado em garantir o desempenho e a capacidade de carga dessas baterias emergentes.
Um dos compostos mais usados na composição das baterias de sódio é o óxido de sódio-vanádio, um material bem conhecido, que é tipicamente processado a quente para retirar qualquer sinal de água, o que poderia diminuir a eficiência da bateria.
Agora, de forma totalmente surpreendente, Daniel Commandeur e colegas da Universidade de Surrey, no Reino Unido, descobriram que na verdade não apenas é desnecessário realizar essa etapa de secagem, como permitir que o material retenha seu teor natural de água melhora significativamente seu funcionamento dentro da bateria.
“Nossos resultados foram completamente inesperados. O óxido de sódio e vanádio existe há anos e geralmente é submetido a tratamento térmico para remover a água, pois acredita-se que isso cause problemas. Decidimos desafiar essa suposição e o resultado foi muito melhor do que prevíamos. O material apresentou desempenho e estabilidade muito superiores ao esperado e pode até mesmo criar novas e interessantes possibilidades para o uso dessas baterias no futuro,” contou Commandeur.
[Imagem: Daniel Commandeur et al. – 10.1039/d5ta05128b]
Bateria e dessalinização
O composto, chamado vanadato de sódio hidratado nanoestruturado (NVOH), apresentou resultados muito superiores quando utilizado em sua forma hidratada. A bateria armazenou substancialmente mais energia, carregou a uma taxa mais rápida e manteve a estabilidade por mais de 400 ciclos de carga.
Durante os testes, a versão hidratada reteve quase o dobro da carga em comparação com os materiais catódicos padrão para baterias de íons de sódio. Esse desempenho coloca o material hidratado entre os melhores cátodos relatados até o momento para baterias de sódio.
A equipe foi além, testando o desempenho do material em água salgada, um ambiente especialmente exigente para sistemas de baterias. Além de continuar operando de forma eficaz, o material também removeu íons de sódio da solução salina. Simultaneamente, um eletrodo de grafite extraiu íons cloreto em um processo conhecido como dessalinização eletroquímica, abrindo novos caminhos para uso do material.
“A possibilidade de usar hidrato de vanadato de sódio em água salgada é uma descoberta realmente empolgante, pois demonstra 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. A longo prazo, isso significa que poderemos projetar sistemas que utilizem a água do mar como um eletrólito completamente seguro, gratuito e abundante, produzindo também água doce como parte do processo,” concluiu Commandeur.