Pesquisadores testam com sucesso um novo titânio

As baterias metal-ar são uma importante linha de desenvolvimento como dispositivos promissores de armazenamento de energia, desde eletrônicos de baixa potência até aplicações em grande escala. Essas baterias prometem fornecer densidades de energia teóricas muito altas, respeito ao meio ambiente, economia e segurança.

Entre vários possíveis candidatos a ânodo para baterias de metal-ar, principalmente zinco, alumínio, ferro e silício têm sido o foco da pesquisa. Por outro lado, o titânio dificilmente tem sido considerado um material ativo e os resultados experimentais ainda não estão disponíveis.

Agora, pesquisadores do Forschungszentrum Jülich desenvolveram e testaram com sucesso em laboratório uma nova bateria de titânio-ar (bateria Ti-ar). A bateria é desenvolvida em cooperação com pesquisadores do Technion – Instituto de Tecnologia de Israel em Haifa.

As baterias metal-ar são particularmente adequadas para aplicações onde o tamanho compacto é importante e em sistemas de armazenamento estacionários de grande escala que utilizam materiais comuns, de baixo custo e não tóxicos. O titânio, embora conhecido como um material caro, é muito mais barato que o lítio em termos de custos de material, mas é mais caro que o alumínio. O metal é o nono material de ocorrência mais frequente na crosta terrestre, portanto os recursos disponíveis são correspondentemente abundantes.

Além disso, o titânio é interessante como material de armazenamento de eletricidade porque cada átomo pode doar até quatro elétrons para transferência de carga, sendo relativamente leve e extremamente resistente.

Em uma nova bateria primária não aquosa de Ti-ar, os pesquisadores conseguiram utilizar seu potencial eletroquímico para o armazenamento de energia elétrica aplicando líquido iônico à temperatura ambiente de oligofluorohidrogenato de 1-etil-3-metilimidazólio (EMIm (HF) 2.3F). Os líquidos iônicos consistem em sais com ponto de fusão atípico e muito baixo, que são utilizados em diversas aplicações devido às suas propriedades elétricas e materiais especiais.

Teoricamente, as baterias de titânio-ar têm duas a três vezes a densidade de energia das baterias de zinco-ar usadas hoje como células-botão padrão em aparelhos auditivos, módulos de controle e sensores. A tensão teoricamente alcançável da bateria de titânio-ar está em uma faixa semelhante à das baterias de zinco-ar. Em experimentos, a bateria Ti-air pôde ser operada com sucesso sob correntes de descarga relativamente altas de até 0,75 mA cm-2 com uma tensão média de célula de até 1,2 volts, rendendo até uma capacidade de descarga de 66 mAh cm-2.

Os pesquisadores dizem que quando todo o seu potencial é aproveitado, essa bateria de metal possui um potencial único para ser o único metal com 4 elétrons transferidos durante sua descarga.

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