锂空气电池可以为汽车、房屋和工业储存能量

目前的锂离子电池技术可能无法应对未来几十年对能源的巨大需求。据估计，到2050年，电力将占世界能源结构的50%。今天这个比率是18%。但可再生能源产能的装机容量预计将增加四倍。这将需要更高效，更便宜和环保的电池。

目前在世界许多地方研究的替代方案之一是锂空气电池。在2019年2月11日至12日举行的伦敦FAPESP周第二天，我们展示了巴西寻找此类设备的一些努力。

“今天有很多关于电动汽车的讨论。一些欧洲国家也在考虑禁止使用内燃机。此外，像太阳能这样的可再生能源需要电池来存储白天通过太阳辐射产生的东西，”鲁本斯·马西尔·菲略说。 ，坎皮纳斯大学(UNICAMP)化学工程学院教授。

目前仅在实验室规模上起作用的锂 - 空气电池使用环境氧作为试剂。电池通过电化学反应储存额外的能量，导致形成氧化锂。

“这是一种可持续的电能储存方式。凭借先进技术，它可以支持多次放电/充电循环。它在运输，轻型和重型车辆等方面具有巨大的应用潜力。它还可以用于配电网络，”研究员说。

但是，将实验转化为商业上可行的产品涉及了解该过程中发生的电化学反应的基本原理。

“它还需要开发新材料，使我们能够利用理想的反应，尽量减少或避免不良反应，”新能源创新中心(CINE)主任马西尔说。该中心由UNICAMP，核能研究所(IPEN)和圣保罗大学圣保罗化学研究所(USP)的单位组成，由FAPESP和壳牌在工程研究中心计划(ERC)的支持下提供支持。

他接着解释说，有些现象需要在手术中，或者换言之，实时观察。“我们的想法是跟踪动态实验中发生的反应以及形成的不同化学物质，即使是暂时的。

否则，过程中的某些阶段会丢失，电池在充电时间和充电时间方面效率低下。“

为了进行这些测量，研究人员正在位于坎皮纳斯的巴西能源和材料轻质研究中心(CNPEM)使用国家同步辐射光实验室(LNLS)。

会议期间提出的另一个项目涉及硫磺空气电池。尽管效率不高，但它们价格便宜并可存储数小时的能量。“它们可以以非常低的成本储存能量长达24小时。它的主要成分是硫磺和苛性钠，它们非常便宜。这就是我们投资它们的原因，”帝国理工学院教授奈杰尔布兰登说。

由于这些特性，硫 - 空气电池可用于家庭或企业。然而，布兰登认为，他们最大的潜力在于电动汽车的充电站，由于欧洲的目标是到2050年将碳排放量减少80%，这将变得更加普遍。

“重要的是要强调这样一个事实，即不同的电池项目不会相互竞争，而是相互补充，”伦敦布鲁内尔大学会议主持人杰夫罗杰斯说。

太阳，氢和生物燃料

在预期使用太阳能的情况下，更高效的电池尤为重要。白天的太阳辐射峰值需要有效储存能量，因此可以在夜间使用。

Maciel还谈到了CINE的一个项目，以开发更高效的光伏电池，可用于将太阳能转换为电能以及获得化学产品，甚至水解水。

液态氢是一种非常有效的燃料，但其生产需要高能源成本。这是英国正在考虑的选择之一，因为生物燃料不像巴西那样可行。

“我们正在寻找用于氧化木质素的新型细菌酶，木质素是一种芳香族聚合物，占植物细胞壁的25%以上，是生物燃料生产残留物的一部分。目标是开发新产品，如生物燃料，新塑料和工业用化学产品，“华威大学的Timothy Bugg说。