As baterias secundárias, como as baterias de íon de lítio, precisam ser recarregadas assim que a energia armazenada acabar.Em uma tentativa de diminuir nossa dependência de combustíveis fósseis, os cientistas vêm explorando maneiras sustentáveis de recarregar baterias secundárias.Recentemente, Amar Kumar (estudante de pós-graduação no laboratório de TN Narayanan em TIFR Hyderabad) e seus colegas montaram uma bateria compacta de íons de lítio com materiais fotossensíveis que podem ser recarregados diretamente com energia solar.
Os esforços iniciais para canalizar a energia solar para recarregar baterias empregavam o uso de células fotovoltaicas e baterias como entidades separadas.A energia solar é convertida por células fotovoltaicas em energia elétrica que consequentemente é armazenada como energia química em baterias.A energia armazenada nessas baterias é então usada para alimentar os dispositivos eletrônicos.Este relé de energia de um componente para o outro, por exemplo, da célula fotovoltaica para a bateria, leva a alguma perda de energia.Para evitar a perda de energia, houve uma mudança para explorar o uso de componentes fotossensíveis dentro da própria bateria.Houve um progresso substancial na integração de componentes fotossensíveis dentro de uma bateria, resultando na formação de baterias solares mais compactas.
Embora com design melhorado, as baterias solares existentes ainda apresentam algumas desvantagens.Algumas dessas desvantagens associadas a vários tipos de baterias solares incluem: diminuição da capacidade de aproveitar energia solar suficiente, uso de eletrólito orgânico que pode corroer o componente orgânico fotossensível dentro de uma bateria e formação de produtos secundários que dificultam o desempenho sustentado de uma bateria em o longo prazo.
Neste estudo, Amar Kumar decidiu explorar novos materiais fotossensíveis que também podem incorporar lítio e construir uma bateria solar que seja à prova de vazamentos e funcione eficientemente em condições ambientais.As baterias solares que têm dois eletrodos geralmente incluem um corante fotossensível em um dos eletrodos misturado fisicamente com um componente estabilizador que ajuda a impulsionar o fluxo de elétrons através da bateria.Um eletrodo que é uma mistura física de dois materiais tem limitações no uso ideal da área de superfície do eletrodo.Para evitar isso, pesquisadores do grupo de TN Narayanan criaram uma heteroestrutura de MoS2 fotossensível (dissulfeto de molibdênio) e MoOx (óxido de molibdênio) para funcionar como um único eletrodo.Sendo uma heteroestrutura em que o MoS2 e o MoOx foram fundidos por uma técnica de deposição química de vapor, este eletrodo permite uma maior área de superfície para absorver a energia solar.Quando os raios de luz atingem o eletrodo, o MoS2 fotossensível gera elétrons e simultaneamente cria vacâncias chamadas buracos.MoOx mantém os elétrons e buracos separados e transfere os elétrons para o circuito da bateria.
Esta bateria solar, que foi completamente montada do zero, funcionou bem quando exposta à luz solar simulada.A composição do eletrodo de heteroestrutura usado nesta bateria também foi estudada extensivamente com microscópio eletrônico de transmissão.Os autores do estudo estão atualmente trabalhando para descobrir o mecanismo pelo qual MoS2 e MoOx trabalham em conjunto com o ânodo de lítio, resultando na geração de corrente.Embora esta bateria solar alcance uma maior interação do material fotossensível com a luz, ainda não atingiu a geração de níveis ideais de corrente para recarregar totalmente uma bateria de íon de lítio.Com esse objetivo em mente, o laboratório de TN Narayanan está explorando como esses eletrodos de heteroestrutura podem abrir caminho para enfrentar os desafios das baterias solares atuais.
Horário da postagem: 11 de maio de 2022