IPEN e USP, desenvolvem baterias leves para futuros aviões elétricos
Carros elétricos são comuns, mas aviões elétricos não. diante disso, pesquisadores do IPEN e da USP criaram baterias de chumbo inovadoras.
Fonte: Engenharia é
Se a presença de carros elétricos nas garagens já é uma realidade, por que ainda não vemos aviões voando com essa mesma energia? A resposta reside, em grande parte, na questão do armazenamento de energia, evidenciada pela dificuldade de manipular as cerca de 250 kg de uma bateria de carro elétrico.
Além disso, as baterias convencionais enfrentam desafios como a necessidade de água, um componente pesado e suscetível a congelamento em altitudes elevadas.
Diante desses obstáculos, pesquisadores do IPEN (Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares) e da USP (Universidade de São Paulo) desenvolveram uma tecnologia inovadora para baterias à base de chumbo, oferecendo um armazenamento de energia mais leve e seguro, sem os riscos de explosão ou congelamento.
Apesar do uso de chumbo, essa nova bateria se destaca ecologicamente em relação às baterias de íons de lítio, sendo 20 vezes mais leve do que as baterias de chumbo convencionais encontradas em carros a combustão. Além disso, sua versatilidade permite operar em temperaturas extremas, algo inviável para as baterias disponíveis no mercado atualmente.
Aprimorando a tecnologia de baterias de chumbo
Essa nova bateria resulta da combinação de duas inovações de engenharia: o chumbo em forma de nanopartículas, uma reinvenção dos eletrodos utilizados anteriormente, e uma membrana extremamente leve e compacta que substitui a água presente nas baterias convencionais.
Ao invés de grandes estruturas rígidas, o sistema se apresenta como uma fita flexível capaz de armazenar mais energia em um espaço significativamente menor. Isso se deve à ampliação da área de contato do eletrodo, que, ao ser dividido em milhões de nanopartículas de chumbo, aumenta consideravelmente essa área.
Apesar do declínio no uso do chumbo, este material é mais seguro, facilmente reciclável e abundante em comparação com o lítio, frequentemente utilizado em baterias modernas. Além disso, as baterias de lítio têm sido associadas a problemas de reciclagem e dependem do cobalto, cuja extração causa impactos ambientais significativos.
Potencial para diversas aplicações
Ao reduzir o peso das baterias, abre-se um leque de possibilidades de aplicação em dispositivos antes não considerados, como celulares, computadores e outros aparelhos eletrônicos.
A tecnologia combina nanopartículas de chumbo, com dimensões de 35 nanômetros de comprimento por 5 nanômetros de espessura, depositadas sobre uma camada de carbono e sustentadas por uma membrana plástica compacta. Isso resulta em uma célula a combustível PEM (membrana de troca de prótons), onde os prótons de hidrogênio se deslocam do polo negativo para o positivo através da membrana.
Essa abordagem elimina a necessidade de água, substituída pela membrana plástica, e aumenta a capacidade de armazenamento de energia da bateria como um todo. Além disso, a flexibilidade do eletrodo de chumbo permite sua adaptação a diversas superfícies, tornando a bateria mais versátil.
Um avanço global
Essa pesquisa representa um avanço significativo no cenário global, pois nos últimos anos os progressos em baterias de chumbo haviam se limitado a aditivos para reduzir a formação de crostas nos eletrodos convencionais.
Os protótipos desenvolvidos têm aproximadamente 5 cm2 de área e uma espessura de 1,2 milímetro, mas a tecnologia pode ser facilmente escalonada. Além disso, essas baterias brasileiras são capazes de operar em uma ampla faixa de temperaturas, de -20 ºC a cerca de 120 ºC, e demonstraram estabilidade em testes de 500 ciclos de carga e descarga.
