Estas baterias verdes de alto desempenho são feitas de sucatas de sucata

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Pegue algumas sobras de metal do ferro-velho; coloque-os em uma jarra de vidro com um produto químico doméstico comum; e, voilà, você tem uma bateria de alto desempenho.


“Imagine que as toneladas de resíduos de metal descartadas todos os anos possam ser usadas para fornecer armazenamento de energia para a rede de energia renovável do futuro, em vez de se tornar um fardo para as fábricas de processamento de resíduos e o meio ambiente”, disse Cary Pint, professor assistente de engenharia mecânica na Vanderbilt University.

Para tornar esse futuro possível, Pint liderou uma equipe de pesquisa que usou restos de aço e latão - dois dos materiais mais comumente descartados - para criar a primeira bateria de aço-latão do mundo que pode armazenar energia em níveis comparáveis ​​às baterias de chumbo-ácido enquanto carregando e descarregando a taxas comparáveis ​​aos supercapacitores de carregamento ultrarrápido.

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A equipe de pesquisa, que consiste em graduados e alunos de graduação no programa de ciência de materiais interdisciplinar da Vanderbilt e no departamento de engenharia mecânica, descreve essa conquista em um artigo intitulado 'Do Ferro-velho à Rede de Energia: Processamento Ambiental de Sucata em Eletrodos Nanoestruturados para Baterias Recarregáveis ​​Ultra-rápidas ”Publicado online esta semana na revista ACS Energy Letters.


O segredo para desbloquear esse desempenho é a anodização, um tratamento químico comum usado para dar ao alumínio um acabamento durável e decorativo. Quando restos de aço e latão são anodizados usando um produto químico doméstico comum e corrente elétrica residencial, os pesquisadores descobriram que as superfícies de metal são reestruturadas em redes de óxido metálico de tamanho nanométrico que podem armazenar e liberar energia ao reagir com um eletrólito líquido à base de água .

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A equipe determinou que esses domínios nanométricos explicam o comportamento de carregamento rápido que observaram, bem como a estabilidade excepcional da bateria. Eles o testaram por 5.000 ciclos de carregamento consecutivos - o equivalente a mais de 13 anos de carregamento e descarregamento diário - e descobriram que ele retinha mais de 90% de sua capacidade.

Ao contrário da recente explosão de baterias de telefone celular de íon de lítio, as baterias de latão de aço usam eletrólitos de água não inflamáveis ​​que contêm hidróxido de potássio, um sal barato usado em sabão em pó.

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“Quando nosso objetivo era produzir os materiais usados ​​em baterias de suprimentos domésticos de uma maneira tão barata que as instalações de fabricação em grande escala não faziam sentido, tivemos que abordar isso de forma diferente do que normalmente faríamos no laboratório de pesquisa,” Pint disse.


A equipe de pesquisa está particularmente entusiasmada com o que essa descoberta pode significar para a forma como as baterias serão feitas no futuro.

“Estamos vendo o início de um movimento na sociedade contemporânea levando a uma‘ cultura fabricante ’, em que o desenvolvimento e a fabricação de produtos em grande escala estão sendo descentralizados e reduzidos a indivíduos ou comunidades. Até agora, as baterias permaneceram fora dessa cultura, mas acredito que veremos o dia em que os residentes se desconectarão da rede e produzirão suas próprias baterias. Essa é a escala em que a tecnologia da bateria começou, e acho que vamos voltar lá ”, disse Pint.

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A equipe de Vanderbilt se inspirou na 'Bateria de Bagdá', um dispositivo simples que remonta ao século I AC, que alguns acreditam ser a bateria mais antiga do mundo. Consistia em um pote de cerâmica terracota, uma folha de cobre e uma barra de ferro, que foram encontrados junto com vestígios de eletrólito. Embora esta interpretação dos artefatos seja controversa, a maneira simples como foram construídos influenciou o design da equipe de pesquisa.

A próxima etapa da equipe é construir um protótipo de bateria em escala real, adequado para uso em casas inteligentes com eficiência energética.

“Estamos abrindo novos caminhos com este projeto, onde um resultado positivo não é a comercialização, mas sim um conjunto claro de instruções que pode ser dirigido ao público em geral. É uma maneira completamente nova de pensar sobre a pesquisa de baterias e poderia contornar as barreiras que impedem a inovação no armazenamento de energia em escala de rede ”, disse Pint.

(Fonte: Universidade Vanderbilt )

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