Texto: Agência FAPESP*
Pesquisadores do Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais CDMF descreveram no Chemical Engineering Journal uma estratégia bem-sucedida para mitigar a perda de capacidade de carga em baterias de fluxo de oxirredução de vanádio. Essas baterias são de uso industrial e podem acumular grande quantidade de energia.
O CDMF é um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão ( CEPID ) da FAPESP sediado na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar).
Baseado em experimentos computacionais, o estudo abordou como a perda decorrente do transporte, denominada vazamento de íons entre o anólito e o católito, leva à desativação da bateria. Em seguida, o grupo buscou formas de mitigar esse efeito, mantendo as concentrações de íons constantes ao longo do tempo nessa bateria de fluxo.
Assim, o trabalho se desenvolveu em duas fases. A primeira buscou determinar o efeito da densidade corrente, da concentração de espécies químicas ativas que podem ser oxidadas ou reduzidas no sistema e do fluxo volumétrico na perda de capacidade de baterias desse tipo. A segunda fase buscou obter condições ótimas para minimizar a perda de capacidade, tendo como base a transferência de volumes entre reservatórios no sentido contrário ao da contaminação cruzada típica dessas baterias.
Os resultados demonstraram que a densidade corrente e a concentração de espécies ativas são as principais variáveis relacionadas à perda de capacidade dessas baterias e que a abordagem foi bem-sucedida na mitigação de contaminação cruzada em diferentes combinações desses dois fatores, provendo um fluxo ótimo entre tanques de eletrólitos em diferentes condições de operação.
Ernesto Pereira , autor sênior do artigo e professor da UFSCar, destacou que a grande vantagem da bateria de fluxo é a ausência de envelhecimento nos eletrodos, porque eles estão de fato dissolvidos na solução. A perspectiva, acrescentou, é que as baterias de fluxo de vanádio comerciais tenham uma durabilidade maior do que as atuais, ponderando, no entanto, que o estudo foi feito em escala reduzida. “Além disso, a questão da perda de eficiência energética decorrente do envelhecimento também é minimizada, uma vez que o envelhecimento se dará mais lentamente.”
O pesquisador explicou ainda que explorar a bateria de fluxo computacionalmente, tomando como exemplo e modelo as baterias comerciais, mesmo em uma escala menor, faz parte de uma estratégia mais ampla, que abrange o estudo e desenvolvimento de novas substâncias orgânicas para esse tipo de bateria.
O artigo Mitigating the capacity loss by crossover transport in vanadium redox flow battery: A chemometric efficient strategy proposed using finite element method simulation pode ser lido em: www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1385894723040676
* Com informações do CDMF, um Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão da FAPESP