Bateria de ferro pode mudar as redes elétricas do futuro: dura 16 anos sem degradação

Investigadores chineses desenvolveram uma bateria de fluxo totalmente baseada em ferro capaz de aguentar mais de 6000 ciclos de carga sem qualquer degradação mensurável. A tecnologia promete ser mais barata, mais segura e mais durável do que as atuais baterias de iões de lítio, podendo ser a chave para armazenar energia renovável em grande escala.

Uma alternativa ao lítio que pode mudar tudo

As baterias de iões de lítio dominam o mercado do armazenamento de energia, mas estão longe de ser a solução perfeita.

O custo elevado, os problemas na cadeia de abastecimento e o risco de incêndio tornam-nas pouco adequadas para armazenar energia à escala da rede elétrica.

É precisamente estes problemas que uma nova solução desenvolvida por investigadores da Academia Chinesa de Ciências procura resolver: uma bateria de fluxo alcalina totalmente baseada em ferro. O estudo sobre esta novidade foi publicado na revista Advanced Energy Materials.

A promessa é ambiciosa: mais de 6000 ciclos de carga e descarga sem qualquer degradação mensurável da capacidade, o equivalente a cerca de 16 anos de utilização diária, conforme citado pela imprensa nacional.

O melhor de tudo é que a alternativa utiliza ferro, um dos materiais mais abundantes e baratos do planeta.

Ferro em vez de lítio: faz sentido em termos de preço?

O ferro custa cerca de 80 vezes menos do que o lítio em estado bruto. Isto não significa que uma bateria de fluxo de ferro seja automaticamente 80 vezes mais barata do que uma equivalente de iões de lítio.

Ainda assim, reduzir drasticamente o preço da matéria-prima principal é um passo enorme, especialmente quando se fala de instalações de armazenamento à escala industrial, como as que complementam parques solares e eólicos.

Ao contrário das baterias convencionais presentes em telemóveis, portáteis ou veículos elétricos, as baterias de fluxo utilizam eletrólitos líquidos armazenados em reservatórios externos.

Para aumentar a capacidade de armazenamento, basta construir reservatórios maiores, uma vantagem enorme para aplicações de grande escala.

Baterias de ferro têm um problema histórico

As baterias de fluxo de ferro não são uma ideia nova. O problema é que, historicamente, sofriam de degradação acelerada, fraca reversibilidade e migração de materiais ativos através da membrana, um fenómeno que compromete progressivamente o desempenho do sistema.

Para contornar estes obstáculos, os investigadores abordaram o problema redesenhando o eletrólito negativo a nível molecular.

Começaram com 12 ligantes orgânicos, criaram 11 complexos de ferro e identificaram o composto mais estável. Com uma estrutura volumosa, protege o núcleo de ferro, enquanto os grupos com carga negativa ajudam a repelir o ataque do hidróxido e a reduzir o cruzamento.

Os resultados em laboratório mostram que a bateria operou a 80 mA cm⁻² durante mais de 6000 ciclos, com uma eficiência coulômbica média de 99,4%, sem qualquer perda mensurável de capacidade.

Sob cargas mais exigentes, atingiu ainda uma densidade de potência de pico de 392,1 mW cm⁻², mantendo 78,5% de eficiência energética.

Um dos argumentos mais fortes desta tecnologia é a segurança. O eletrólito é aquoso, à base de água, eliminando por completo o uso de solventes orgânicos inflamáveis, responsáveis pelos incêndios e explosões que por vezes afetam as baterias de lítio.

Para instalações de grande escala em zonas residenciais ou próximas de infraestruturas críticas, esta característica importa.

Ainda há um longo caminho a percorrer

Conforme acontece com praticamente todas as descobertas nesta área, é preciso alguma cautela.

Os resultados foram obtidos em laboratório, e a transição para sistemas comerciais de grande escala é sempre um processo complexo e demorado. Até ao momento, não existe qualquer projeto-piloto anunciado nem uma agenda de produção definida.

Ainda assim, o potencial é inegável. Se a tecnologia se revelar escalável, o ferro, que é barato, abundante e seguro, poderá tornar-se uma das peças-chave na construção de redes elétricas verdadeiramente sustentáveis, capazes de armazenar energia solar e eólica mesmo quando o sol não brilha e o vento não sopra.