Com os preços da energia solar e eólica caindo, a busca por baterias baratas permite armazenar toda essa energia para uso 24 horas por dia. Agora, os pesquisadores fizeram um avanço com uma bateria de fluxo, o tipo de bateria que está sendo desenvolvida para absorver bastante excesso de energia eólica e solar para abastecer cidades inteiras. Eles relatam a descoberta de uma molécula orgânica potencialmente barata que pode alimentar uma bateria de fluxo por anos, em vez de dias.

As baterias de fluxo têm os mesmos componentes que as típicas células de íon de lítio do seu celular, mas funcionam de uma maneira que permite que elas sejam ampliadas para fornecer megawatts. Eles têm pares de eletrodos que convertem energia armazenada em produtos químicos em eletricidade e eletrólitos que transportam cargas de um eletrodo para outro. Mas quando baterias convencionais empacotam eletrodos e eletrólitos juntos em uma célula, as baterias de fluxo as mantêm separadas. A energia é armazenada em tanques externos de eletrólitos líquidos carregados que podem ser de qualquer tamanho - o que facilita o armazenamento de grandes quantidades de energia renovável. Durante o uso, eletrólitos positivos e negativos são bombeados através dos eletrodos, que extraem eletricidade, um processo que é revertido durante o carregamento.

Hoje, as baterias de fluxo podem armazenar e descarregar grandes quantidades de eletricidade com mais segurança, menor custo e durabilidade do que as baterias de íons de lítio. Mas eles ainda dependem de eletrólitos relativamente caros que incorporam partículas de metal de vanádio. Químicos têm procurado compostos orgânicos chamados quinonas como uma alternativa. As baterias de fluxo com base orgânica podem custar um terço do custo das pessoas que usam vanádio, mas se desgastam após repetidos ciclos de carga em uma indústria que espera que durem uma década ou mais.

"A vida útil das baterias de fluxo orgânico é a principal razão pela qual elas estão lutando para serem comercializadas", diz Susan Odom, uma química da Universidade de Kentucky, em Lexington.

Assim, o cientista de materiais da Universidade de Harvard, Michael Aziz, e seus colegas decidiram melhorar a vida das quinonas.

Ele e seus colegas relatam a criação de uma nova quinona chamada DBEAQ, que eles também chamam de molécula Methuselah após o longo caráter bíblico. A equipe acrescentou dois braços chamados ácidos carboxílicos a uma quinona previamente descoberta para torná-lo mais solúvel em soluções alcalinas. Eles poderiam colocar mais DBEAQ na solução eletrolítica a um pH inferior, menos quimicamente severo. Isso e outras mudanças químicas reduziram a perda de capacidade de degradação da DBEAQ para apenas 3% ao ano , informaram os pesquisadores neste mês em Joule .

Baterias de fluxo anteriores baseadas em quinona degradadas por quantidades semelhantes todos os dias. Se o Methuselah quinona pode ser produzido em larga escala tão barato quanto outras quinonas - e isso é atualmente desconhecido - seu desempenho já pode ser bom o suficiente para a viabilidade comercial, diz Aziz.

"Eles fizeram um trabalho muito bom ao projetar as moléculas de quinona", diz Tianbiao Liu, químico da Universidade do Estado de Utah, em Logan, que também trabalha com baterias de fluxo. No entanto, ele observa, esta bateria de fluxo, como outros, usa dois eletrólitos diferentes para operar. E o segundo eletrólito ainda tem problemas de degradação que ainda precisam ser resolvidos. "Isso ainda é um desafio para o campo superar", diz ele.

Se o campo conseguir fazê-lo, os bancos de baterias de fluxo orgânico poderiam energizar a mudança do mundo para as fontes renováveis, permitindo que forneçam energia não apenas quando o sol e o vento estiverem no auge, mas sempre que forem necessários.