Pesquisadores chineses criam bateria de fluxo de ferro oitenta vezes mais barata que lítio

Pesquisadores da Academia Chinesa de Ciências anunciaram o desenvolvimento de um eletrólito totalmente à base de ferro para baterias de fluxo. Esse eletrólito suporta mais de seis mil ciclos de carga e descarga sem perda de capacidade e reduz o custo dos materiais em cerca de oitenta vezes em relação às células de íon-lítio.

O resultado foi publicado na revista Advanced Energy Materials. Conforme reportagem do CleanTechnica, a inovação tem grande impacto potencial para o armazenamento de energia em larga escala.

As baterias de fluxo armazenam energia em líquidos contidos em tanques externos. Bombas acionam a circulação do eletrólito por uma célula eletroquímica sempre que é preciso carregar ou descarregar o sistema.

Nesse formato, a capacidade final depende do volume dos reservatórios e não da massa das placas internas. Essa característica favorece usinas de energia renovável onde o espaço físico importa menos que o custo por quilowatt-hora.

O desafio dos projetos totalmente ferrosos era a baixa reversibilidade eletroquímica. Reações paralelas liberavam hidrogênio no eletrodo negativo e destruíam paulatinamente o desempenho.

Para contornar o problema, a equipe chinesa envolveu os íons de ferro em complexos orgânicos volumosos e carregados negativamente. Essa abordagem cria uma barreira estérica que impede a transferência indesejada de ligantes e reduz drasticamente a permeação pela membrana.

Com a geração indesejada de hidrogênio controlada, o protótipo alcançou densidade de corrente de oitenta miliampères por centímetro quadrado. O sistema fechou seis mil ciclos com estabilidade recorde, igualando ou superando o número típico de uma bateria de lítio-ferro-fosfato usada em usinas.

Além da durabilidade, a vantagem surge no balanço de matéria-prima: o sulfato de ferro é um subproduto industrial barato. O carbonato de lítio oscilou entre sete mil e oitenta mil dólares por tonelada nos últimos anos.

Especialistas observam que a diferença de custo citada pelos autores aborda apenas o eletrólito e não inclui membranas, bombas ou eletrônica de potência. Eles acrescentam que a possibilidade de empregar separadores mais simples pode reduzir também a fatia de equipamentos auxiliares.

Se confirmada em escala piloto, a inovação abre caminho para sistemas de vários dias de armazenamento. Esse segmento tem viabilidade econômica ainda limitada pelas baterias de lítio, cuja densidade energética impressiona mas encarece cada hora adicional de autonomia.

Atualmente o mercado de fluxo é dominado pelo vanádio, um elemento caro e sujeito a gargalos de oferta. Essa situação mantém a comunidade de pesquisa atenta a alternativas ferrosas há mais de uma década.

A Academia Chinesa de Ciências não divulgou cronograma de comercialização nem parceiro industrial. Resultados de bancada costumam enfrentar desafios como correntes de derivação internas, gestão térmica e incrustação de membranas quando escalonados para dezenas de megawatts.

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