Cientistas da Universidade de Surrey fizeram um avanço em baterias ecológicas que não apenas armazenam mais energia, mas também podem ajudar a combater as emissões de gases de efeito estufa. As baterias ‘respiratórias’ de lítio-cooxão liberam energia enquanto captura o dióxido de carbono, oferecendo uma alternativa mais verde que pode um dia superar as baterias de íon de lítio atuais.
Até agora, as baterias de lítio-co₂ enfrentaram contratempos em eficiência-desgastando-se rapidamente, não recarregando e confiando em materiais caros raros, como a platina. No entanto, pesquisadores de Surrey encontraram uma maneira de superar essas questões usando um catalisador de baixo custo chamado fosfomolobdato de césio (CPM). Usando modelagem de computador e experimentos de laboratório, os testes mostraram que essa mudança simples permitiu que a bateria armazenasse significativamente mais energia, cobra com muito menos energia e corra por mais de 100 ciclos.
O estudo, publicado na Superior Science, marca um passo promissor em direção a aplicativos do mundo actual. Se comercializado, essas baterias poderiam ajudar a cortar as emissões de veículos e fontes industriais – e os cientistas até imaginam que poderiam operar em Marte, onde a atmosfera é de 95%.
O Dr. Siddharth Gadkari, professor de engenharia de processos químicos da Universidade de Surrey e autor correspondente do estudo, disse:
“Existe uma necessidade crescente de soluções de armazenamento de energia que apóiam nosso esforço em direção à energia renovável, além de enfrentar a crescente ameaça das mudanças climáticas. Nosso trabalho sobre baterias de lítio-co₂ é um potencial mudança de jogo para tornar essa visão uma realidade.
“Um dos maiores desafios com essas baterias é algo chamado ‘superpotencial’ – a energia additional necessária para fazer a reação. Você pode pensar nisso como andar de bicicleta antes que você possa se formar. O que mostramos é que o CPM achatam aquela colina, o que significa que a bateria perde muito menos energia durante cada carga e descarga”.
Para entender por que o CPM funcionou tão bem, as equipes da Escola de Química e Engenharia Química de Surrey e do Superior Know-how Institute usaram duas abordagens. Primeiro, eles desmontaram a bateria após carregar e descarregar para estudar as mudanças químicas dentro. Esses testes put up mortem descobriram que o carbonato de lítio, o composto formado quando a bateria absorve CO₂, pode ser construída e removida com segurança-uma característica essencial para uso a longo prazo.
Eles então se voltaram para a modelagem de computadores usando a teoria funcional da densidade (DFT), que permite aos pesquisadores explorar como as reações se desenrolam na superfície do materials. Os resultados mostraram como a estrutura porosa estável e porosa do CPM ofereceu a superfície best para as principais reações químicas.
O Dr. Daniel Commandeur, futuro membro da Universidade de Surrey e autor correspondente do estudo, disse:
“O que é emocionante nessa descoberta é que ela combina forte desempenho com simplicidade. Mostramos que é possível criar baterias eficientes de lítio-co₂ usando materiais acessíveis e escaláveis-sem necessidade de metais raros. Nossos achados também abrem a porta para projetar catalisadores ainda melhores no futuro”.
A descoberta abre novas portas para o desenvolvimento de materiais de bateria de baixo custo ainda melhor de fazer. Com mais pesquisas sobre como esses catalisadores interagem com eletrodos e eletrólitos, as baterias de lítio-co₂ podem se tornar uma maneira prática e escalável de armazenar energia limpa, ajudando a reduzir o carbono na atmosfera.
