Uma equipe de pesquisadores do CDMF publicou, no último dia 24 de agosto, um artigo descrevendo uma estratégia bem sucedida para mitigar a perda de capacidade de carga em baterias de fluxo de oxirredução de vanádio. Intitulado “Mitigating the capacity loss by crossover transport in vanadium redox flow battery: A chemometric efficient strategy proposed using finite element method simulation”, o artigo foi publicado na revista científica Chemical Engineering Journal, com fator de impacto 15.1.

O estudo realizado por meio de experimentos computacionais abordou como a perda decorrente do transporte, denominada vazamento de íons entre o anólito e o católito, leva à desativação da bateria e também buscou formas de mitigar esse efeito, mantendo as concentrações de íons constantes ao longo do tempo nessa bateria de fluxo. 

Assim, o trabalho se desenvolveu em duas fases. A primeira buscou determinar o efeito da densidade corrente, da concentração de espécies ativas (ou seja, de espécies químicas que podem ser oxidadas ou reduzidas no sistema) e do fluxo volumétrico na perda de capacidade de baterias desse tipo. A segunda fase visou a obter condições ótimas para minimizar a perda de capacidade, tendo como base a transferência de volumes entre reservatórios no sentido contrário ao da contaminação cruzada típica dessas baterias.

Os resultados demonstraram que a densidade corrente e a concentração de espécies ativas são principais variáveis relacionadas à perda de capacidade dessas baterias e que a abordagem foi bem sucedida na mitigação de contaminação cruzada em diferentes combinações desses dois fatores, provendo um fluxo ótimo entre tanques de eletrólitos em diferentes condições de operação.

Ernesto Pereira, autor sênior do artigo, destacou que a grande vantagem da bateria de fluxo é a ausência de envelhecimento nos eletrodos, já que estes estão de fato dissolvidos na solução. A perspectiva, acrescentou, é que as baterias de fluxo de vanádio comerciais tenham uma durabilidade maior do que as atuais, ponderando, no entanto, que o estudo foi feito em escala reduzida. “Além disso, a questão da perda de eficiência energética decorrente do envelhecimento também é minimizada, uma vez que o envelhecimento se dará mais lentamente”, completou.

O pesquisador explicou ainda que explorar a bateria de fluxo computacionalmente, tomando como exemplo e modelo as baterias comerciais, mesmo em uma escala menor, faz parte de uma estratégia mais ampla, que abrange o estudo e desenvolvimento de novas substâncias orgânicas como pares redox para esse tipo de bateria. Ele acrescentou que a linha de pesquisa é desenvolvida em parceria com Marco Antonio Barbosa Ferreira, professor do Departamento de Química da UFSCar.

O artigo é assinado por Luis Felipe Pilonetto, Felipe Staciaki, Eryka Nóbrega, Evaldo B. Carneiro-Neto, Jeyse da Silva e Ernesto Pereira.

CDMF

Com sede  na Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e dirigido pelo Prof. Dr. Elson Longo, o CDMF é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (Cepids) apoiados pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), e recebe também investimento do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), a partir do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia dos Materiais em Nanotecnologia (INCTMN).