Bateria de ferro líquido nova tecnologia permanece ativa por 25 anos ou mais

Baterias aquosa de fluxo de ferro a nova tecnologia que veio para substituir baterias de íons lítio
Foto: Divulgação / Freepik
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Nova baterias aquosa de fluxo de ferro é um divisor de águas e veio para substituir as de íons de lítio. Tecnologia garante uma confiabilidade muito maior na geração e distribuição de energia solar, por exemplo.

A bateria aquosa de fluxo redox de ferro (Fe) captura energia na forma de elétrons (e-) de fontes de energia renováveis e a armazena alterando a carga do ferro no eletrólito líquido. Quando a energia armazenada é necessária, o ferro libera a carga para fornecer energia à rede elétrica.

Em meio a alta tecnologia, dizer que uma bateria feita de ferro, sal e água poderá substituir as células de energia de íons de lítio no futuro, seria presunçoso? Especialistas afirmam que além de serem ideais para o armazenamento de eletricidade em grande escala, as baterias de fluxo de ferro levam vantagem também por serem muito mais baratas de se produzir.

As redes elétricas do mundo estão sob pressão devido à alta volatilidade dos preços dos combustíveis fósseis e pela tendência, cada vez maior, de desligar o planeta de fontes de energia poluentes. Uma das soluções pode estar prestes a convencer os fabricantes – uma bateria inovadora que utiliza ferro ao invés de lítio e que é uma alternativa mais barata à tecnologia atual.

Quando a energia armazenada é necessária, o ferro libera a carga para fornecer energia à rede elétrica.
[Imagem: Sara Levine/PNNL]

Fluxo favorável

Um produto químico comum e barato, usado em instalações de tratamento de água, foi reposicionado para ajudar no armazenamento de energia em grande escala, em um novo projeto de bateria de fluxo à base de ferro.

Ao contrário das baterias convencionais, que possuem uma quantidade definida de eletrólito em seu interior, as baterias de fluxo apresentam dois tanques externos de abastecimento de líquido que circulam constantemente. Elas são carregadas por meio de uma reação eletroquímica ocorrendo no líquido que sai do tanque primário, armazenando então essa energia em ligações químicas no líquido que chega ao tanque secundário. Para extrair a energia, é só inverter o processo.

Baterias de fluxo de ferro usam três dos elementos mais abundantes na Terra – ferro, sal e água

As baterias de fluxo de ferro usam três dos elementos mais abundantes na Terra – ferro, sal e água. Cada bateria tem apenas quatro componentes: dois eletrodos entre os quais partículas carregadas se misturam à medida que a bateria é carregada e descarregada, um eletrólito que permite às partículas fluírem suavemente e um separador, para evitar que os dois eletrodos formem um curto-circuito.

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Se isso soa fácil, não é. Obter a mistura certa de ferro, sal e água é fundamental, e criar uma membrana que dure muito tempo não é fácil. Mas a ESS tem produtos prontos para ir e acaba de assinar um acordo com a SB Energy, uma divisão do SoftBank, para fornecer 2 gigawatts-hora (GWh) de suas baterias de fluxo de ferro entre agora e 2026. A primeira das baterias será implantada em uma usina de energia solar em Davis, Califórnia este mês.

“A capacidade única da ESS de fabricar e enviar baterias usando ferro, sal e água é um divisor de águas, permitindo que a SB Energy ofereça aos nossos clientes armazenamento de energia seguro, sustentável e de baixo custo hoje. O armazenamento de longa duração é absolutamente fundamental para fornecer energia renovável flexível e acessível em escala e se alinha perfeitamente com as ambiciosas iniciativas de energia limpa do governo Biden. A SB Energy está entusiasmada em continuar sua parceria com a ESS e implantar as baterias fabricadas no mercado interno da empresa no vasto e rápido mercado de armazenamento de energia.”

Em um comunicado à imprensa, Rich Hossfeld, da SB Energy
Esquema das reações nas quais se baseia a bateria líquida à base de ferro.
[Imagem: Gabriel S. Nambafu et al. – 10.1038/s41467-024-45862-3]

Novas baterias de fluxo de ferro têm expectativa de vida de 25 anos e são facilmente recicláveis

A ESS afirma que suas baterias de fluxo de ferro duram mais de 20.000 ciclos de carga/descarga e podem fornecer energia por até 12 horas, garantido uma confiabilidade muito maior na geração e distribuição de energia solar, por exemplo. Além disso, eles têm uma expectativa de vida de 25 anos e são facilmente recicláveis quando sua vida útil acaba. A empresa diz que usa o mesmo eletrólito nos lados negativo e positivo da equação, o que elimina a contaminação cruzada e a degradação que encurta a vida útil de outras baterias de fluxo.

A mudança de tempo é o conceito operacional quando se trata de armazenamento de energia. Algumas pessoas gostam de brincar na arquibancada e sugerem que o vento nem sempre sopra e o sol nem sempre brilha, e é por isso que precisamos manter as usinas de geração térmica e nuclear funcionando.

Neste video abaixo, conheça a nova tecnologia que veio para revolucionar a energia renovável no mundo

História da Bateria de fluxo de ferro

Baterias de fluxo à base de ferro projetadas para armazenamento de energia em grande escala existem desde a década de 1980, e existem até algumas disponíveis comercialmente.

O que torna esta nova bateria diferente é que ela armazena energia em uma fórmula química líquida única que combina ferro carregado com um eletrólito líquido à base de fosfato de pH neutro. Esse composto químico transportador de energia, conhecido como NTMPA (trifosfonato nitrogenado, ácido nitrilotri-metilfosfônico), está comercialmente disponível em quantidades industriais porque é usado para inibir a corrosão em estações de tratamento de água.

Os fosfonatos, incluindo o NTMPA, são uma ampla família química baseada no elemento fósforo. Muitos fosfonatos dissolvem-se bem em água e são produtos químicos não tóxicos utilizados em fertilizantes e detergentes, entre outros usos.

“Estávamos procurando um eletrólito que pudesse ligar e armazenar ferro carregado em um complexo líquido à temperatura ambiente e condições operacionais amenas com pH neutro,” contou o professor Guosheng Li.

“Nosso próximo passo será melhorar o desempenho da bateria, concentrando-nos em aspectos como saída de tensão e concentração de eletrólitos, o que ajudará a aumentar a densidade de energia. Nossa saída de tensão é inferior à saída típica de uma bateria de fluxo de vanádio. Estamos trabalhando em maneiras de melhorar isso.”

Adorariamos saber o que você achou dessa bateria. Conte para nós na seção de comentários se você é profissional da área. Não se esqueça de ativar a newsletter para receber todas as novidades do mundo da energia. Até Breve!


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