Baterias líquidas podem viabilizar energias renováveis

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/11/2009

Professor Donald Sadoway e seu assistente David Bradwell observam um dos protótipos da bateria líquida, que está no centro do cilindro metálico, responsável por aquecê-la a 700 ºC.
[Imagem: Patrick Gillooly]

Baterias portáteis

A simples menção à palavra bateria traz à mente os telefones celulares, os tocadores de MP3, as câmeras digitais e toda uma parafernália de equipamentos eletrônicos portáteis.

É a portabilidade que exige que a energia seja acondicionada no interior de um pequeno dispositivo, que possa ser recarregado quando sua energia tiver se esgotado.

Qual seria, afinal, o sentido de desenvolver baterias gigantescas, fixas, que não pudessem ser levadas para lá e para cá? Neste caso não seria mais simples ligar o equipamento à tomada?

Baterias estacionárias

Não se estivermos falando de capturar a energia de fontes renováveis e usá-la para alimentar a própria rede elétrica, substituindo sistemas de geração não sustentáveis e poluidores e tirando proveito das energias alternativas - eólica, solar, das ondas e das marés.

O grande problema é que essas fontes realmente renováveis e sustentáveis de energia são extremamente variáveis: o Sol não brilha à noite, os ventos não sopram sempre e as ondas e as marés variam imensamente. E a rede elétrica que abastece empresas e residências não pode conviver com tamanha variabilidade.

A solução é armazenar a energia quando ela está sendo gerada e injetar na rede de distribuição um fluxo contínuo - nos momentos de sol e vento, por exemplo, uma parte da energia vai para as baterias e outra vai diretamente para a rede. À noite, ou quando o vento cessar, as baterias enviam sua energia acumulada para a rede, mantendo constante o nível de suprimento.

Baterias líquidas

Agora, o Dr. Donald Sadoway, do MIT, nos Estados Unidos, parece ter encontrado uma forma de construir essas baterias gigantescas, que não precisam ter as limitações das baterias convencionais.

"O que eu fiz foi ignorar completamente a tecnologia convencional usada nas pilhas e baterias portáteis," diz ele. O conjunto de exigências totalmente diferentes para as baterias estacionárias "abriu um conjunto totalmente novo de possibilidades."

Há alguns anos, Sadoway fez parte de uma equipe que criou uma forma de substituir elementos caros das baterias recarregáveis por materiais mais baratos - veja Baterias de lítio com alumínio.

Nesta pesquisa, sem precisar se ater à tecnologia convencional, o pesquisador achou melhor fabricar baterias líquidas. Como os componentes principais da bateria podem atingir altas temperaturas, eles podem se fundir e ficar constantemente na fase líquida.

"Componentes sólidos nas baterias são como quebra-molas. Quando você quer uma corrente realmente alta, você não vai querer sólidos," diz ele.

Depois de testada e resfriada, a bateria líquida se solidifica. Os pesquisadores cortaram-na para estudar sua estrutura interna.
[Imagem: Patrick Gillooly]

Como funcionam as baterias líquidas

O princípio básico consiste em colocar três camadas de líquido no interior de um recipiente - duas ligas metálicas diferentes e uma camada de sal. Os materiais foram escolhidos de tal forma que apresentam densidades diferentes, o que os mantém separados naturalmente em três camadas distintas, com o sal no meio, separando as duas camadas de ligas metálicas fundidas.

A energia é armazenada nos metais líquidos, que tendem a reagir um com o outro. Mas eles somente podem fazer isso transferindo íons - átomos eletricamente carregados de um dos metais da liga - através do eletrólito. Isso resulta em um fluxo de corrente elétrica.

Quando a bateria está sendo carregada, alguns íons atravessam a camada de sal e são coletados em um dos terminais. Quando a energia da bateria está sendo utilizada esses íons migram de volta através do sal e se depositam no terminal oposto.

Bateria fundida

A bateria opera a 700 graus Celsius, a temperatura para manter fundidas todas as três camadas.

No protótipo que está sendo testado em laboratório, isto exige um fornecimento externo de calor. Mas Sadoway afirma que, nas baterias estacionárias em escala real, a corrente elétrica que estiver entrando ou saindo da bateria será suficiente para manter a temperatura sem o gasto extra de energia para alimentar a fonte externa de calor.

A ideia é promissora, mas ainda há um longo caminho até que o conceito possa se transformar em uma solução que possa viabilizar as fontes alternativas de energia.

Os testes em laboratório mostraram-se encorajadores, mas muitos outros testes serão necessários "para demonstrar que a ideia é escalável para as dimensões industriais, com custos competitivos," diz Sadoway.

Um dos desafios é construir os contatos elétricos entre a rede de distribuição e uma bateria que funciona a 700 ºC.

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