Bateria solar recarregável supera baterias de íons de lítio

Bateria de encher

Há anos os cientistas trabalham no desenvolvimento de modos de guardar a eletricidade gerada pelos painéis solares para que ela possa ser liberada de forma dosada e contínua, mesmo à noite ou quando o Sol não está brilhando.

Han Nguyen e colegas da Universidade da Califórnia, nos EUA, encontraram um novo meio químico para fazer isso: Um material captura a luz do Sol e a armazena em seu interior, na forma de ligações químicas. Quando a energia for necessária, basta inverter a reação, liberando a energia como calor, que pode então ser usada para produzir eletricidade, ou usada diretamente para aquecimento.

O material consiste em uma substância orgânica modificada, chamada pirimidona.

“Pense em óculos de sol fotocromáticos. Quando você está dentro de casa, as lentes são transparentes. Você sai para o Sol e elas escurecem sozinhas. Ao voltar para dentro, as lentes ficam transparentes novamente,” detalhou a pesquisadora. “Esse tipo de mudança reversível é o que nos interessa. Só que, em vez de mudar de cor, queremos usar a mesma ideia para armazenar energia, liberá-la quando precisarmos e reutilizar o material várias vezes.”

O material é reciclável, mas o mais importante no conceito é que ele é reutilizável, o que significa que a substância pode compor estruturas similares às baterias de fluxo, ou baterias redox. Em vez de serem recarregadas, essas são “baterias de encher”: O composto original fica em um tanque, recebe a energia do Sol e então vai para outro tanque. Na hora de gastar a energia, é só inverter a reação, voltando o material descarregado para o tanque original.

Bateria solar recarregável

Para criar essa nova substância armazenadora de energia, a equipe recorreu a uma fonte surpreendente: O DNA. A estrutura da pirimidona é semelhante a um componente encontrado no DNA que, quando exposto à luz ultravioleta, sofre alterações estruturais reversíveis.

Ao projetar uma versão sintética dessa estrutura, a equipe criou uma molécula que armazena e libera energia de forma reversível. E a substância é muito estável, capaz de armazenar energia por anos sem perder sua “carga”.

A molécula sintetizada funciona como uma mola mecânica: Quando atingida pela luz solar, ela se torce, assumindo uma forma tensionada e de alta energia. Ela permanece nessa forma até que um estímulo, como uma pequena quantidade de calor ou um catalisador, a faça retornar ao seu estado relaxado, liberando a energia armazenada na forma de calor.

“Nós tipicamente descrevemos isso como uma bateria solar recarregável,” disse Nguyen. “Ela armazena a luz solar e pode ser recarregada.”

Superando a densidade das baterias de lítio

O mais surpreendente aqui foi a capacidade de reter energia apresentada por esta nova substância.

Os testes mostraram uma densidade de energia superior a 1,6 megajoules por quilograma (MJ/kg). Isso é aproximadamente o dobro da densidade de energia de uma bateria de íons de lítio, que fica em torno de 0,9 MJ/kg, e significativamente mais do que as gerações anteriores de materiais similares, também conhecidos como “interruptores ópticos”.

Essa capacidade viabiliza aplicações práticas, que vão desde aquecimento fora da rede elétrica para acampamentos até aquecimento de água residencial. Como o material é solúvel em água, ele pode ser bombeado através de coletores solares instalados no telhado para carregar durante o dia e armazenado em tanques para fornecer calor à noite, por exemplo. Ou então usado em grandes usinas, onde o calor pode ser usado para alimentar turbinas e geradores elétricos.