Bateria de fluxo

A Bateria de Fluxo é um tipo de bateria recarregável onde a habilidade de carga é gerada por dois componentes químicos dissolvidos em soluções líquidas e separados por uma membrana. A Troca Iônica(gerando um fluxo de corrente elétrica) ocorre através da membrana enquanto ambos os líquidos circulam em seus respectivos compartimentos.O Potencial Elétrico(Voltagem da Célula) é quimicamente determinada pela Equação de Nernst e a capacidade em aplicações praticas está entre 1.0 e 2.2 Volts.

A Bateria de Fluxo é categorizada em duas classes, como Célula de Combustível e também uma Célula Eletroquimica/Celula Acumuladora Eletroquímica (Reversibilidade Eletroquímica). Muito embora ela tenha vantagens técnicas como líquidos separados em tanques distintos e uma longevidade praticamente infinita entretanto as atuais implementações são comparativamente menos eficientes e requerem sofisticados controles eletrônicos.

Princípios de construção

A Bateria de Fluxo é uma célula de combustível recarregável na qual o eletrólito contém um ou mais elementos eletro-ativos dissolvidos fluindo através de uma célula eletroquímica que reversivelmente converte energia química diretamente em eletricidade (elementos eletroativos são "elementos na solução que tomam parte da reação no eletrodo ou que podem ser absolvidos pelo eletrodo" ). Os eletrólitos adicionais são armazenados externamente, geralmente em tanques e são normalmente bombeados através da célula(ou células), embora versões de alimentação por gravidade tambem sejam conhecidas.

Em outras palavras, uma bateria de fluxo é similar a uma célula eletroquímica, com a exceção de que a solução iônica (eletrólito) não é armazenada ao redor dos eletrodos e ao invés disto fica armazenada externamente alimentando a célula para gerar eletricidade. O total de quantidade de eletricidade que pode ser gerada depende do tamanho dos tanques de armazenagem. Um beneficio deste conceito é que as celulas podem ser recarregadas simplemente abastecendo o conteudo dos tanques como num veículo a gasolina.

Tipos de baterias de fluxo

Diferentes tipos de células de fluxo (baterias) tem sido desenvolvidas, incluindo redox, hibridas e sem membranas.

Comparação Energética de Componentes Químicos usados em Baterias

Source↑

Componentes	Max Voltagem da Celula (V)	Media da capacidade do eletrodo (W/m2)	Media da densidade de energia (W·h/kg)
Brometo-hidrogenio		7,950
Ferro-Estanho	0.62	<200
Ferro-titânio	0.43	<200
Ferro-cromo	1.07	<200
Vanadio-vanadio (sulfato)	1.4	~800	25
Vanadio-vanadio (brometo)			50
Sodio/Polisulfeto de bromo	1.54	~800
Zinco-brometo	1.85	~1,000	75
Chumbo-acido (metano-sulfonado)	1.82	~1,000

Vantagens e Desvantagens

As baterias de fluxo apresentam um rápido tempo de resposta, longo ciclo de vida, a não emissão de poluentes perigosos e tolerância a sobrecargas, entretanto negativamente pesam ser complicadas em relação a baterias convencionais já que necessitam de bombas, sensores, unidades de controle e também a atual baixa densidade de energia se comparada a baterias como a de Lítio-Ion.

Aplicações

Baterias de Fluxo são normalmente utilizadas para aplicações estacionarias devido serem relativamente grandes, entretanto recentemente existem implementações veiculares.

Referências

1. ↑ Science-Dictionary.org. "Electroactive Substance" 14 May 2013.
2. ↑ «New rechargeable flow battery enables cheaper, large-scale energy storage». KurzweilAI. doi:10.1038/ncomms3346. Consultado em 20 de agosto de 2013 
3. ↑ Performance Testing of Zinc-Bromine Flow Batteries for Remote Telecom Sites
4. ↑ Huskinson, Brian; Michael P. (1 de janeiro de 2014). «A metal-free organic–inorganic aqueous flow battery». Nature. 505 (7482). doi:10.1038/nature12909 
5. ↑ Wald, Matthew L. (8 de janeiro de 2014). «From Harvard, a Cheaper Storage Battery». New York Times. Consultado em 10 de janeiro de 2014 
6. ↑ «Electric Vehicle Refuelling System (EVRS) used in conjunction with Vanadium Redox Flow Technology». REDT Energy Storage 
7. ↑ REDT Energy. «Storing Renewable Energy» 
8. ↑ «Proton flow battery simplifies hydrogen power». Gizmag.com. Consultado em 13 de fevereiro de 2014 

Ligações externas (em inglês)

• Electropaedia on Flow Batteries
• Research on the uranium redox flow battery
• Improved redox flow batteries for electric cars