Bateria de carbono-ar guarda energia limpa melhor que hidrogênio
Destaques
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O sistema CASB é carregado / descarregado por eletrólise de CO 2 / geração de energia C.
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O sistema CASB tem densidade de energia volumétrica mais alta do que a reação H 2 .
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Os ciclos de carga e descarga do sistema CASB foram demonstrados pela primeira vez.
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A decomposição de Boudouard ocorreu durante a eletrólise de CO 2 .
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Eficiência colombiana de 84% e eficiência carga-descarga de 38% foram alcançadas.
Trocar hidrogênio por carbono
Existem várias propostas para armazenar temporariamente a eletricidade gerada pelas fontes renováveis de energia, como solar e eólica, que são intermitentes, e então garantir o suprimento em um regime 24/7 (24 horas por dia, 7 dias por semana).
Uma alternativa promissora é o hidrogênio gerado a partir da energia solar, que tem como grande benefício o fato de ser totalmente limpo. Mas esses sistemas ainda estão se debatendo com dificuldades técnicas, como uma baixa eficiência.
Pesquisadores japoneses estão propondo agora trocar o hidrogênio por carbono, no que eles chamam de "combater o carbono com carbono".
Bateria de carbono-ar
Keisuke Kameda e seus colegas do Instituto de Tecnologia de Tóquio projetaram um sistema alternativo de armazenamento de energia elétrica chamado "bateria secundária de carbono-ar" - o termo secundária refere-se a uma bateria recarregável, sendo primária uma bateria descartável de uso único .
O sistema, que é bem mais do que uma simples bateria, consiste em uma célula de combustível de óxido sólido e uma célula de eletrólise, onde o carbono gerado por eletrólise do dióxido de carbono (CO2) retirado da atmosfera é oxidado com o oxigênio do ar ambiente para produzir energia.
Tanto a célula de combustível quanto a célula de eletrólise podem ser alimentadas com CO2 liquefeito por compressão para compor o sistema de armazenamento de energia.
"De modo semelhante a uma bateria, [o nosso sistema] é carregado usando a energia gerada pelas fontes renováveis para reduzir CO2 para C. Durante a fase de descarga subsequente, o C é oxidado para gerar energia," explicou o professor Manabu Ihara, coordenador da equipe.
Mais eficiente e menor
Nos testes, o sistema foi capaz de utilizar a maior parte do carbono depositado no eletrodo para geração de energia, demonstrando uma eficiência coulômbica de 84%, indicando que a maior parte da energia armazenada pode ser recuperada durante a fase de descarga - a eficiência coulômbica é a razão entre a descarga e a capacidade de carga.
Além disso, o sistema apresentou uma densidade de potência superior de 80 mW/cm2 e uma eficiência de carga-descarga de 38%, que se sustentou ao longo dos 10 ciclos de carga-descarga testados, indicando que não ocorreu degradação do eletrodo de combustível.
Como o carbono é armazenado em um espaço confinado nas duas células, a densidade de energia do sistema é limitada pela quantidade de carbono que elas podem conter. Apesar dessa limitação, a equipe calcula que o sistema tem uma densidade de energia volumétrica maior do que os sistemas de armazenamento de hidrogênio.
"Em comparação com os sistemas de armazenamento de hidrogênio, espera-se que o nosso sistema tenha tamanho menor e uma maior eficiência geral," disse o professor Ihara.
Artigo: Carbon/air secondary battery system and demonstration of its charge-discharge
Autores: Keisuke Kameda, Sergei Manzhos, Manabu Ihara
Revista: Journal of Power Sources
DOI: 10.1016/j.jpowsour.2021.230681
