As baterias secundárias, como as baterias de íon de lítio, precisam ser recarregadas assim que a energia armazenada se esgotar.Numa tentativa de diminuir a nossa dependência dos combustíveis fósseis, os cientistas têm explorado formas 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 pode ser recarregada diretamente com energia solar.
Os esforços iniciais para canalizar a energia solar para recarregar baterias empregaram o uso de células fotovoltaicas e baterias como entidades separadas.A energia solar é convertida pelas células fotovoltaicas em energia elétrica que é consequentemente armazenada como energia química nas baterias.A energia armazenada nessas baterias é então usada para alimentar os dispositivos eletrônicos.Esta retransmissão de energia de um componente para outro, por exemplo, da célula fotovoltaica para a bateria, leva a alguma perda de energia.Para evitar a perda de energia, houve uma mudança no sentido de explorar o uso de componentes fotossensíveis dentro da própria bateria.Houve um progresso substancial na integração de componentes fotossensíveis em uma bateria, resultando na formação de baterias solares mais compactas.
Embora tenham melhorado o design, 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 colaterais que prejudicam o desempenho sustentado de uma bateria em o longo prazo.
Neste estudo, Amar Kumar decidiu explorar novos materiais fotossensíveis que também pudessem incorporar lítio e construir uma bateria solar que fosse à prova de vazamentos e operasse eficientemente em condições ambientais.As baterias solares que possuem 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 superficial do eletrodo.Para evitar isso, pesquisadores do grupo de TN Narayanan criaram uma heteroestrutura de MoS2 (dissulfeto de molibdênio) fotossensível 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 mais área de superfície para absorver a energia solar.Quando os raios de luz atingem o eletrodo, o MoS2 fotossensível gera elétrons e simultaneamente cria lacunas chamadas buracos.MoOx mantém os elétrons e os 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 heteroestruturado 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 o MoS2 e o MoOx funcionam em conjunto com o ânodo de lítio, resultando na geração de corrente.Embora esta bateria solar consiga uma maior interação do material fotossensível com a luz, ainda não conseguiu gerar níveis ideais de corrente para recarregar totalmente uma bateria de íons de lítio.Com esse objetivo em mente, o laboratório de TN Narayanan está explorando como esses eletrodos heteroestruturados podem abrir caminho para enfrentar os desafios das baterias solares atuais.
Horário da postagem: 11 de maio de 2022