Bateria solar recarrega diretamente, sem precisar de painel solar
Bateria solar
Imagine uma bateria que você coloca para recarregar ao Sol – sim, só a bateria tomando Sol, sem precisar de um painel solar.
Esta é a novidade apresentada por duas equipes, trabalhando de forma independente.
A inspiração para o trabalho veio das perovskitas, semicondutores que estão sendo largamente usados em células solares.
Buddha Boruah e seus colegas da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, começaram misturando as perovskitas com o eletrólito para tentar coletar a luz solar. Os resultados não foram muito bons porque o semicondutor não permanecia estável. Mas o princípio mostrou-se tão promissor que os pesquisadores começaram a procurar substitutos que permitissem integrar as baterias e as células solares..
Para a parte do coletor solar, a solução foi encontrada em uma mistura de um polímero semicondutor amplamente usado na eletrônica orgânica, chamado P3HT [poli(3-hexiltiofeno)], óxido de grafeno e óxido de vanádio (V2O5).
Para guardar a energia, a equipe trabalhou com uma bateria de íons de zinco, uma tecnologia que está surgindo como uma alternativa econômica às baterias de íons de lítio.
O cátodo foto-recarregável é composto de uma combinação de V2O5, P3HT (polímero semicondutor) e óxido de grafeno reduzido, proporcionando um arranjo de banda que permite a fácil extração dos elétrons energizados.
O V2O5 absorve a maior parte da luz solar em toda a faixa visível, energizando os elétrons e gerando pares de cargas positivas e negativas (elétrons-lacunas). Os elétrons energizados se movem entre os outros materiais, enquanto o P3HT bloqueia o movimento das lacunas correspondentes, evita sua recombinação e a consequente perda de carga. E as lacunas, por sua vez, repelem os íons de zinco, expulsando-os do catodo e recarregando a bateria.
Esquema de funcionamento da bateria de íons de zinco que se recarrega diretamente sob a luz solar. Imagem: M De Volder/University of Cambridge
Bateria com energia renovável
Embora as baterias de íons de zinco tenham uma densidade de energia menor, elas são mais estáveis que as de lítio, podem operar com eletrólitos aquosos e são consideravelmente mais baratas, tornando-as ideais para uso em aplicações fora da rede, para comunidades rurais ou para armazenamento de energias renováveis.
Poder recarregá-las sem depender de painéis solares pode tornar os sistemas não apenas mais baratos, mas intrinsecamente renováveis.
Embora tenham demonstrado o funcionamento da bateria solar em uma escala surpreendentemente grande, a equipe agora terá pela frente o desafio de lidar com o calor envolvido em deixar uma bateria ao Sol.
Esta bateria de fluxo solar bateu o recorde de eficiência, mas ainda sofre com a pouca durabilidade devido aos componentes usados. | Imagem: Wenjie Li
Recorde de eficiência
A segunda equipe a apresentar seus resultados reúne pesquisadores da Arábia Saudita, Austrália, EUA e Hong Kong.
Wenjie Li e seus colegas construíram uma bateria solar do tipo de fluxo, em que a energia vai sendo armazenada em um líquido que pode ser guardado em tanques para quando a energia for necessária.
Um diferencial é que eles conseguiram manter o uso das perovskitas, o que permitiu alcançar grande eficiência – na verdade, uma eficiência recorde de 20%. Isso supera as células solares de silício disponíveis comercialmente e é 40% mais eficiente do que o recorde anterior dessa classe de baterias.
Contudo, a equipe ainda não conseguiu resolver a questão da durabilidade e da robustez: a bateria de fluxo solar à base de perovskita durou apenas 200 horas operacionais, mostrando o quanto falta para ser feito para que esta vertente da tecnologia possa estar pronta para sair dos laboratórios.
BIBLIOGRAFIA:
Artigo: Photo-rechargeable zinc-ion batteries
Autores: Buddha Deka Boruah, Angus Mathieson, Bo Wen, Sascha Feldmann, Wesley M. Dose, Michael De Volder
Revista: Energy & Environmental Science
DOI: 10.1039/d0ee01392g
Artigo: High-performance solar flow battery powered by a perovskite/silicon tandem solar cell
Autores: Wenjie Li, Jianghui Zheng, Bo Hu, Hui-Chun Fu, Maowei Hu, Atilla Veyssal, Yuzhou Zhao, Jr-Hau He, T. Leo Liu, Anita Ho-Baillie, Song Jin
Revista: Nature Materials
DOI: 10.1038/s41563-020-0720-x
FONTE: Inovação Tecnológica
