Pesquisadores do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen) e do programa de pós-graduação em Tecnologia Nuclear da USP, em São Paulo, desenvolveram uma nova tecnologia para baterias que promete revolucionar o mercado de energia, detalhada no Journal of Energy Storage. Este novo tipo de bateria de chumbo, utilizando nanotecnologia combinada com células de hidrogênio, é significativamente mais leve, flexível e sustentável em comparação com as baterias tradicionais de lítio.
A nova bateria é 20 vezes mais leve que as baterias de chumbo convencionais e utiliza uma membrana de nanofolhas de chumbo em vez de barras sólidas e água. Essa estrutura não só torna as baterias mais leves, mas também permite que funcionem em temperaturas extremas, variando de -20ºC a 120ºC, sem risco de explosão ou congelamento. O uso do chumbo, um material mais seguro, fácil de reciclar e abundante, oferece uma alternativa ecológica às baterias de lítio, que dependem do cobalto, cuja mineração causa grande impacto ambiental.
O dispositivo desenvolvido pelos pesquisadores brasileiros é composto por nanopartículas de chumbo, que aumentam a área de contato do eletrodo. Essa inovação permite uma maior capacidade de armazenamento de energia em um espaço menor. A substituição da água por uma membrana plástica compacta elimina os riscos associados ao congelamento e explosão, tornando essas baterias mais seguras para uma ampla gama de aplicações.
Sustentabilidade e Segurança
Além de ser mais leve, a nova bateria é também mais sustentável. O chumbo, apesar de ter sido largamente abandonado nos últimos anos, é um material que pode ser facilmente reciclado. Existem indústrias de reciclagem de chumbo, enquanto a reciclagem de lítio ainda é rara e complicada. As baterias de lítio, quando descartadas inadequadamente, podem causar incêndios, um risco que não existe com as baterias de chumbo. A nova bateria brasileira utiliza menos chumbo por unidade, tornando-a ainda mais sustentável.
“A partir do momento que você diminui o peso dessas baterias, elas podem ser aplicadas em outros dispositivos que não eram pensados anteriormente”, explica Almir de Oliveira Neto, pesquisador do Ipen e orientador no programa de Tecnologia Nuclear da USP. Isso inclui celulares, computadores e outros dispositivos eletrônicos que exigem uma fonte de energia leve e eficiente.
A flexibilidade e a leveza da nova bateria permitem sua aplicação em uma variedade de dispositivos, desde pequenos eletrônicos até grandes veículos elétricos e satélites. A bateria pode operar de maneira eficaz tanto ao nível do mar quanto em grandes altitudes, oferecendo uma solução de energia confiável e segura para diversas indústrias.
Inovação Tecnológica
A nova bateria é constituída por células de nanopartículas de chumbo dispostas sobre uma camada de carbono. A corrente elétrica circula pelo carbono na parte exterior, que nos testes se mostrou estável por 500 ciclos de carga e descarga. As nanopartículas de chumbo, com 35 nanômetros de comprimento e 5 nanômetros de espessura, oferecem uma área de contato muito maior do que as barras sólidas de chumbo, aumentando a capacidade de armazenamento de energia.
A membrana plástica compacta chamada de célula a combustível PEM (proton-exchange membrane) é uma parte crucial dessa inovação. Ela permite que as partículas positivas (prótons de hidrogênio) se movimentem entre os polos da bateria, facilitando a geração de energia sem a necessidade de água. Essa estrutura elimina os problemas associados ao congelamento da água em altitudes elevadas e melhora a segurança da bateria em temperaturas extremas.
Segundo Rodrigo Fernando Brambilla de Souza, pesquisador à frente do trabalho, a nova tecnologia representa um salto de qualidade no desenvolvimento de baterias de chumbo. Nos últimos dez anos, os únicos avanços com baterias de chumbo tinham sido aditivos para diminuir o acúmulo de crostas nos eletrodos convencionais. A nova bateria brasileira, no entanto, oferece uma solução inovadora e eficiente para o armazenamento de energia.
Versatilidade e Aplicações
A nova tecnologia de baterias desenvolvida no Brasil tem potencial para ser aplicada em uma ampla variedade de dispositivos. Além de celulares e computadores, a bateria pode ser utilizada em veículos elétricos, satélites e outros equipamentos que operam em condições extremas. Sua capacidade de funcionar em temperaturas que variam de -20ºC a 120ºC a torna uma opção viável para diversas indústrias e aplicações.
A pesquisa publicada no Journal of Energy Storage destaca o potencial do Brasil em liderar o desenvolvimento de tecnologias verdes e sustentáveis. A inovação brasileira coloca o país na vanguarda da pesquisa e desenvolvimento em energia limpa, oferecendo uma alternativa viável e ecológica às baterias de lítio atualmente dominantes no mercado.
Em resumo, a nova bateria desenvolvida pelos pesquisadores do Ipen e da USP representa um grande avanço na busca por soluções de energia mais leves, flexíveis e sustentáveis. Com potencial para revolucionar o mercado de baterias e promover a sustentabilidade, essa inovação promete ser uma solução segura e eficiente para o armazenamento de energia em uma ampla gama de aplicações.
Este artigo foi elaborado com base em conteúdo do Jornal da USP, disponível aqui.
