A bateria que brilha no escuro

Baterias sólidas são cada vez mais inseguras e ineficazes. Uma solução — literalmente brilhante — pode ser um tipo de bateria líquida.

Gasolina, óleo diesel, querosene, álcool… Todos esses líquidos armazenam energia mas essa energia só pode ser usada uma única vez. Com os combustíveis, queimou, acabou. Para armazenar energia e poder reutilizá-la, temos recorrido durante duzentos anos a compostos sólidos — das pilhas de cobre de Volta às baterias de íon de lítio do seu gadget.

Até recentemente, as baterias funcionavam bem mas as crescentes exigências dos dispositivos eletrônicos estão levando os sistemas de armazenamento de energia de estado sólido ao limite. Baterias de íon de lítio duram cada vez menos e explodem cada vez mais. Não podemos ficar sem baterias se quisermos depender de energias renováveis como painéis fotovoltaicos e usinas eólicas. Precisamos de novas tecnologias para guardar e transferir elétrons.

No fluxo

Nem sempre usamos baterias exclusivamente sólidas. As usadas em carros baseiam-se em placas de metal mergulhadas em uma solução ácida. A solução pode estar em uma solução — ou duas. Diversos cientistas estão buscando meios de fabricar uma bateria com líquidos. Essas baterias líquidas são tecnicamente conhecidas como “baterias de fluxo redox”.

Uma bateria líquida consiste em dois tanques separados por barreiras permeáveis e funciona quando os elétrons são colhidos de um tanque e transferidos para outro. O caminho de um tanque para outro pode incluir um circuito elétrico, permitindo o uso da energia armazenada. Para recarregá-la basta a energia elétrica de qualquer fonte para forçar os elétrons de volta ao ponto, ou melhor, tanque de partida.

Mas será que as baterias fluidas são seguras? Teoricamente, sim, segundo Timothy Cook, professor-assistente de Química da Universidade de Buffalo (UB). Ao ser aberta ou perfurada, uma bateria de íon de lítio pode se incendiar ou explodir. Uma bateria de fluidos, por outro lado, simplesmente vazaria.

Baterias líquidas têm uma vantagem extra: podem ser facilmente aumentadas para armazenar mais energia. Basta arranjar um recipiente de tamanho adequado e acrescentar mais líquidos. Isso permite que o mesmo tipo de equipamento possa ser usado em várias aplicações — do radinho de pilha ao sistema de baterias que mantém uma casa movida a energia solar funcionando durante a noite. Mas qual seria o líquido dentro dessas baterias tão versáteis?

Corante energético

Pós-doutoranda orientada pelo prof. Cook, Anjula M. Kosswattaarachchi encontrou uma solução brilhante — literalmente. O boro-dipirrometeno (BODIPY) é um corante que brilha com uma cor amarelada sob luz negra. Mais interessante para Kosswattaarachchi são suas propriedades eletroquímicas: essa substância armazena elétrons com facilidade e também é boa na transferência eletrônica. O BODIPY parece o líquido perfeito para uma bateria líquida.

Para testar a eficácia do BODIPY, Kosswattaarachchi et. al. encheram ambos os tanques de uma bateria líquida com BODIPY em pó dissolvido em acetonitrila, numa solução conhecida como PM 567. Testes preliminares revelaram que essa mistura é capaz de dar e receber elétrons sem ser degradada. Em seguida, o teste foi repetido com 100 ciclos de carregamento e descarregamento total da bateria. Os resultados, bastante promissores, foram publicados em 16/11 na ChemSusChem, revista especializada em química e sustentabilidade.

O professor Cook estima que a bateria testada em seu laboratório gerou cerca de 2,3 volts de eletricidade. Pode parecer pouco, mas esse pode ser apenas o começo: outras soluções baseadas no BODIPY podem se revelar mais eficazes em outras escalas. Além de energia, quem sabe se esse corante energético não vai render um Nobel para Kosswattaarachchi e Cook no futuro…

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Referência

Kosswattaarachchi, A. M., Friedman, A. E. and Cook, T. R. Characterization of a BODIPY Dye as an Active Species for Redox Flow Batteries [Caracterização de um corante BODIPY como espécie ativa para baterias de fluxo redox], ChemSusChem (2016). DOI:10.1002/cssc.201601104