Nova bateria feita pelo MIT é alimentada por CO2

Em um futuro próximo, poderemos usar o gás tóxico para abastecer as casas.

filhos da luz e filhos das trevas

Nova bateria feita pelo MIT é alimentada por CO2 Shutterstock / gov-civ-guarda.pt
  • Uma nova pesquisa de uma equipe do MIT resultou em uma bateria de prova de conceito que usa um componente baseado em CO2.
  • A pesquisa fez uso inovador da tecnologia de processos existentes de captura de carbono e aplicou-a a sistemas de bateria, potencialmente contornando o alto custo de captura de carbono e a ineficiência das baterias anteriores baseadas em CO2.
  • O sistema poderia ser instalado em usinas de energia para capturar o excesso de dióxido de carbono e usá-lo para armazenar energia.

O dióxido de carbono é uma pequena molécula realmente inconveniente. É ruim respirar, torna os oceanos e a chuva ácidos, e captura o calor na atmosfera , elevando a temperatura global. Ele também fica preso em uma das formas de combustível mais facilmente acessíveis. Há muito tempo sabemos que o dióxido de carbono que produzimos a partir da queima de combustíveis fósseis está contribuindo para a mudança climática, mas não havia nenhuma maneira prática de pararmos de fazê-lo. Felizmente, uma nova pesquisa do MIT identificou uma maneira de transformar o perigoso produto residual em uma parte útil das baterias.



O alto custo de manter o CO2 fora da atmosfera

Este é um grande passo em relação aos esforços anteriores para reduzir nossas emissões de dióxido de carbono. Embora a melhor maneira de reduzir as emissões seja simplesmente produzir ou usar menos energia, essa opção não é muito palatável (ou lucrativa) para a maioria das pessoas. Em vez disso, muitos de nossos esforços têm se concentrado em capturar o dióxido de carbono antes que ele deixe a usina.



Geralmente, os processos de captura de carbono como esse usam soluções contendo amina, um derivado da amônia, para se ligar ao dióxido de carbono, evitando que ele entre na atmosfera. Mas o problema com essas soluções é que as aminas e o CO2 precisam ser separados novamente - dessa forma, as aminas podem ser reutilizadas e o CO2 pode ser armazenado com segurança. Infelizmente, fazer isso custa Cerca de 30% da energia que uma usina produz. Mesmo que esse processo se torne mais eficiente, ainda assim terá o custo de energia perdida e não produzirá nenhum benefício - além de um planeta mais saudável.

Um artigo recente publicado em Joule por Betar Gallant e sua equipe de pesquisa oferece uma alternativa mais atraente: em vez de sequestrar CO2 no subsolo, por que não usá-lo para produzir mais energia de maneira limpa?



As usinas de carvão que capturam carbono (às vezes chamadas de usinas de 'carvão limpo') usam aminas para capturar o CO2 antes que ele entre na atmosfera. Esta usina, a usina a carvão Mountaineer da American Electric Power, planeja armazenar 100.000 toneladas de CO2 a 7.200 pés no subsolo.

SAUL LOEB / AFP / Getty Images

Construindo uma bateria melhor

Os sistemas de bateria são feitos de três componentes primários : um cátodo, que fornece elétrons; um ânodo, que recebe elétrons; e um eletrólito , uma substância que conduz eletricidade entre o ânodo e o cátodo. Os pesquisadores tiveram a ideia inteligente de usar o CO2 como um componente do eletrólito antes, mas eles sempre encontraram um obstáculo . O CO2 simplesmente não é muito reativo e requer altas tensões para conduzir eletricidade, o que é muito ineficiente para uso como bateria. Outros estudos incorporaram catalisadores de metal em eletrólitos baseados em CO2 para torná-lo mais reativo, mas esses metais são caros e as reações não são muito controláveis.



bases militares americanas em todo o mundo

É aqui que entra a inovação de Gallant e sua equipe. Eles usaram o mesmo truque dos processos de captura de carbono para fazer um eletrólito baseado em CO2 e um sistema de bateria associado que carregava uma voltagem comparável às baterias modernas de gás de lítio. Essencialmente, eles pegaram o gás CO2 e o ligaram a uma solução à base de amina, transformando o gás em líquido.

Nesse sistema, o ânodo era feito de lítio e o cátodo era feito de carbono. Quando o eletrólito à base de CO2 reagiu com o cátodo de carbono, a amina foi clivada do CO2 e compostos derivados de CO2 se formaram no cátodo. Para dizer de maneira simples, o sistema de bateria tanto consumia CO2 para gerar eletricidade quanto produzia aminas recicladas que poderiam ser carregadas com CO2 novamente.

Em teoria, esse sistema poderia ser instalado em usinas de energia e alimentado continuamente com o gás CO2 que, de outra forma, seria emitido para a atmosfera. Como nos processos tradicionais de captura de carbono, uma solução de amina se ligaria ao gás CO2, mas então poderia ser alimentada neste sistema de bateria para atuar como um eletrólito. Conforme a reação eletroquímica ocorre, compostos derivados de CO2 se acumulam no cátodo e a solução de amina pode limpar novo gás CO2, repetindo o processo.

Isso evita o caro processo de separação de aminas e CO2 em processos regulares de captura de carbono e produz uma bateria de CO2 mais sustentável e prática do que a produzida antes.

a velocidade da luz não é constante

Esta imagem de microscopia eletrônica de varredura (SEM) compara o cátodo de carbono antes e depois de seu uso na bateria. A imagem inserida mostra o cátodo em perfeitas condições (observe que as escalas nas duas imagens são iguais). A imagem externa mostra o mesmo cátodo revestido de material derivado de CO2 produzido durante a reação eletroquímica. Em uma situação do mundo real, esse material teria vindo do CO2 que, de outra forma, seria emitido para a atmosfera.

COM / cortesia dos pesquisadores

Qual é o próximo?

Embora isso seja muito empolgante, é importante lembrar que foi uma prova de conceito. Em teoria, tal sistema poderia ser colocado em prática em uma usina de energia. Mas o sistema que os pesquisadores construíram era limitado na frequência com que poderia ser carregado e descarregado. Este sistema começou a falhar após cerca de 10 ciclos de carga-descarga. Em contraste, a maioria das baterias de íon de lítio - o tipo usado em seu smartphone - deve durar cerca de 500 ciclos .

Os pesquisadores disseram ao MIT News que 'baterias de lítio-dióxido de carbono estão a anos de distância' de serem usadas em usinas de energia e outras instalações de produção de CO2. 'Os desafios futuros incluirão o desenvolvimento de sistemas com maior rotação de amina para se aproximar da operação quase contínua ou de um ciclo de vida longo e aumentar a capacidade atingível em potências mais altas', disseram os pesquisadores.

Apesar do trabalho que deve ser feito para tornar esse tipo de bateria uma realidade, Gallant e sua equipe forneceram um grande insight que exigiu pensamento criativo e interdisciplinar. Esta bateria de prova de conceito representa a primeira vez que aminas de captura de carbono foram aplicadas a um sistema de bateria e, se pesquisas futuras puderem dar saltos semelhantes, teremos baterias movidas a gás de efeito estufa em nenhum momento.


Idéias Frescas

Categoria

Outro

13-8

Cultura E Religião

Alquimista Cidade

Livros Gov-Civ-Guarda.pt

Gov-Civ-Guarda.pt Ao Vivo

Patrocinado Pela Fundação Charles Koch

Coronavírus

Ciência Surpreendente

Futuro Da Aprendizagem

Engrenagem

Mapas Estranhos

Patrocinadas

Patrocinado Pelo Institute For Humane Studies

Patrocinado Pela Intel The Nantucket Project

Patrocinado Pela Fundação John Templeton

Patrocinado Pela Kenzie Academy

Tecnologia E Inovação

Política E Atualidades

Mente E Cérebro

Notícias / Social

Patrocinado Pela Northwell Health

Parcerias

Sexo E Relacionamentos

Crescimento Pessoal

Podcasts Do Think Again

Patrocinado Por Sofia Gray

Vídeos

Patrocinado Por Sim. Cada Criança.

Recomendado