目前的鋰離子電池技術(shù)可能無法應(yīng)對未來幾十年對能源的巨大需求。據(jù)估計，到2050年，電力將占世界能源結(jié)構(gòu)的50%。今天這個比率是18%。但可再生能源產(chǎn)能的裝機容量預(yù)計將增加四倍。這將需要更高效，更便宜和環(huán)保的電池。

目前在世界許多地方研究的替代方案之一是鋰空氣電池。在2019年2月11日至12日舉行的倫敦fapesp周第二天，我們展示了巴西尋找此類設(shè)備的一些努力。

“今天有很多關(guān)于電動汽車的討論。一些歐洲國家也在考慮禁止使用內(nèi)燃機。此外，像太陽能這樣的可再生能源需要電池來存儲白天通過太陽輻射產(chǎn)生的東西，”魯本斯·馬西爾·菲略說。 ，坎皮納斯大學(xué)(unicamp)化學(xué)工程學(xué)院教授。

目前僅在實驗室規(guī)模上起作用的鋰 - 空氣電池使用環(huán)境氧作為試劑。電池通過電化學(xué)反應(yīng)儲存額外的能量，導(dǎo)致形成氧化鋰。

“這是一種可持續(xù)的電能儲存方式。憑借先進技術(shù)，它可以支持多次放電/充電循環(huán)。它在運輸，輕型和重型車輛等方面具有巨大的應(yīng)用潛力。它還可以用于配電網(wǎng)絡(luò)，”研究員說。

但是，將實驗轉(zhuǎn)化為商業(yè)上可行的產(chǎn)品涉及了解該過程中發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的基本原理。

“它還需要開發(fā)新材料，使我們能夠利用理想的反應(yīng)，盡量減少或避免不良反應(yīng)，”新能源創(chuàng)新中心(cine)主任馬西爾說。該中心由unicamp，核能研究所(ipen)和圣保羅大學(xué)圣保羅化學(xué)研究所(usp)的單位組成，由fapesp和殼牌在工程研究中心計劃(erc)的支持下提供支持。

他接著解釋說，有些現(xiàn)象需要在手術(shù)中，或者換言之，實時觀察。“我們的想法是跟蹤動態(tài)實驗中發(fā)生的反應(yīng)以及形成的不同化學(xué)物質(zhì)，即使是暫時的。

否則，過程中的某些階段會丟失，電池在充電時間和充電時間方面效率低下。“

為了進行這些測量，研究人員正在位于坎皮納斯的巴西能源和材料輕質(zhì)研究中心(cnpem)使用國家同步輻射光實驗室(lnls)。

會議期間提出的另一個項目涉及硫磺空氣電池。盡管效率不高，但它們價格便宜并可存儲數(shù)小時的能量。“它們可以以非常低的成本儲存能量長達24小時。它的主要成分是硫磺和苛性鈉，它們非常便宜。這就是我們投資它們的原因，”帝國理工學(xué)院教授奈杰爾布蘭登說。

由于這些特性，硫 - 空氣電池可用于家庭或企業(yè)。然而，布蘭登認(rèn)為，他們最大的潛力在于電動汽車的充電站，由于歐洲的目標(biāo)是到2050年將碳排放量減少80%，這將變得更加普遍。

“重要的是要強調(diào)這樣一個事實，即不同的電池項目不會相互競爭，而是相互補充，”倫敦布魯內(nèi)爾大學(xué)會議主持人杰夫羅杰斯說。

太陽，氫和生物燃料

在預(yù)期使用太陽能的情況下，更高效的電池尤為重要。白天的太陽輻射峰值需要有效儲存能量，因此可以在夜間使用。

maciel還談到了cine的一個項目，以開發(fā)更高效的光伏電池，可用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能以及獲得化學(xué)產(chǎn)品，甚至水解水。

液態(tài)氫是一種非常有效的燃料，但其生產(chǎn)需要高能源成本。這是英國正在考慮的選擇之一，因為生物燃料不像巴西那樣可行。

“我們正在尋找用于氧化木質(zhì)素的新型細(xì)菌酶，木質(zhì)素是一種芳香族聚合物，占植物細(xì)胞壁的25%以上，是生物燃料生產(chǎn)殘留物的一部分。目標(biāo)是開發(fā)新產(chǎn)品，如生物燃料，新塑料和工業(yè)用化學(xué)產(chǎn)品，“華威大學(xué)的timothy bugg說。