As baterias de sódio estão surgindo como uma opção promissora para o armazenamento de energia mais limpo e sustentável. Pesquisadores da Universidade de Surrey identificaram uma maneira surpreendentemente simples de melhorar seu desempenho, mantendo a água dentro de um material crítico da bateria, em vez de removê-la.
As baterias de íon de lítio atualmente dominam 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 íon de lítio tem sido um grande obstáculo para os sistemas de íon de sódio.
A Água Aumenta o Desempenho do Óxido de Vanádio de Sódio
Em uma pesquisa publicada no Journal of Materials Chemistry A, os cientistas examinaram o óxido de vanádio de sódio, um composto à base de sódio bem conhecido. Eles descobriram que permitir que o material mantenha seu conteúdo natural de água melhora significativamente seu funcionamento dentro de uma bateria.
O composto, chamado de hidrato de vanadato de sódio nanoestruturado (NVOH), apresentou resultados muito mais robustos quando utilizado em sua forma hidratada. Ele armazenou significativamente mais energia, carregou mais rapidamente e manteve a estabilidade por mais de 400 ciclos de carga.
Durante os testes, a versão hidratada manteve quase o dobro da carga em comparação com os materiais de cátodo de íon de sódio padrão. Esse desempenho coloca-o entre os melhores cátodos registrados até agora para baterias de íon de sódio.
O Dr. Daniel Commandeur, Pesquisador Associado 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 vanádio de sódio já existe há anos, e as pessoas geralmente o tratam termicamente para remover a água, pois pensa-se que isso causa problemas. Decidimos desafiar essa suposição, e o resultado foi muito melhor do que esperávamos. O material apresentou um desempenho e uma estabilidade muito superiores ao que se esperava e poderia até criar novas e excitantes possibilidades para como essas baterias serão usadas no futuro.”
Operação em Água do Mar e Dessalinização Eletroquímica
A equipe também explorou o desempenho do material em água salgada, um ambiente especialmente exigente para sistemas de bateria. Não só continuou operando de forma eficaz, como também removeu íons de sódio da solução de água salgada. Ao mesmo tempo, um eletrodo de grafite extraiu íons de cloreto em um processo conhecido como dessalinização eletroquímica.
O Dr. Commandeur acrescentou:
“Poder usar o hidrato de vanadato de sódio em água salgada é uma descoberta realmente empolgante, pois mostra que as baterias de íon de sódio poderiam fazer mais do que apenas armazenar energia — elas poderiam também ajudar a remover sal da água. A longo prazo, isso significa que poderíamos projetar sistemas que utilizem água do mar como um eletrólito completamente seguro, gratuito e abundante, enquanto produzimos água potável como parte do processo.”
Rumo a Alternativas Mais Seguras e de Baixo Custo em Relação ao Lítio
Esse avanço poderia acelerar a adoção de baterias de íon 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, acessíveis e ecologicamente corretas.
As aplicações possíveis incluem armazenamento de energia renovável em larga escala para redes elétricas, bem como aplicações em veículos elétricos. Ao simplificar a produção de baterias de íon de sódio de alto desempenho, as descobertas da equipe de Surrey aproximam a viabilidade comercial do armazenamento sustentável de energia da realidade.
