#Farol de Notícias (Atualidades científicas que foram destaque na semana)
O protótipo, leve e flexível, poderá ser usado para múltiplas aplicações
Baterias de chumbo-ácido (LAB) existem há mais de 150 anos e continuam muito relevantes. No entanto, possuem a desvantagem de serem pesadas e ocuparem muito espaço, chegando a pesar, em média, 14 kg. Diante disso, um grupo de pesquisadores do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares (Ipen), em São Paulo, criou uma bateria sintetizada com nanopartículas de chumbo e carbono e dotada de uma arquitetura inovadora, inspirada nas células a combustível de hidrogênio. Os resultados do trabalho foram publicados na revista Journal of Energy Storage, em março, e o pedido de patente no Brasil está para ser submetido.
O principal objetivo do grupo foi criar um sistema de armazenamento de energia mais leve e eficiente do que as baterias de chumbo convencionais usadas em automóveis e aplicações industriais.
Almir Oliveira Neto, do Centro de Células a Combustível e Hidrogênio do Ipen, líder do projeto, explica que o protótipo desenvolvido pelos cientistas substitui os tradicionais eletrodos metálicos de chumbo das baterias tradicionais por nanopartículas de chumbo fixadas em um tecido de carbono flexível, muito mais leve e condutor do que o chumbo metálico. Além disso, ao invés de um eletrólito líquido das baterias de chumbo-ácido, a nova bateria usa um eletrólito polimérico sólido – uma membrana transportadora de prótons.
Numa bateria tradicional, como as baterias automotivas, o eletrólito (ácido sulfúrico diluído em água) desempenha o papel de um elemento condutor, transportando os íons elétricos entre o polo positivo (cátodo) e o negativo (ânodo) quando a bateria está sendo carregada ou descarregada. No caso da nova bateria, “a membrana polimérica deu flexibilidade ao sistema e reduziu seu peso”, destaca o químico Rodrigo Fernando Brambilla de Souza, primeiro autor do artigo.
A vantagem dos eletrólitos sólidos é que eles são menos propensos a vazamentos e derramamentos, elevando a segurança da bateria. A ausência de líquidos também pode reduzir a corrosão interna e outros processos de degradação, prolongando a vida útil do sistema.
A bateria mede cerca de 5 cm2 e têm 1,2 mm de espessura. Tem a forma de um sanduíche, com dois tecidos de carbono impregnados de nanopartículas de chumbo prensados a quente com a membrana transportadora de prótons no meio.
“A célula pesa apenas 0,73 g e, em testes laboratoriais, teve a mesma eficiência energética de uma pilha de chumbo tradicional de 15 g. É 20 vezes mais leve e seu tamanho foi reduzido em 90%”, diz Souza, atualmente em estágio de pós-doutorado no Ipen. Outra vantagem da bateria desenvolvida é sua estabilidade eletroquímica, ou seja, a capacidade de carregar e descarregar.
Apesar do sucesso inicial dos testes da bateria, a tecnologia ainda se encontra em um estágio inicial, focado na prova de conceito e nas primeiras etapas de prototipagem. “Estamos em TRL 3-4 e os próximos passos serão baratear os materiais para possibilitar a produção em maior escala”, afirma Oliveira.
Criada pela agência espacial norte-americana Nasa, a escala TRL (Nível de Maturidade Tecnológica) vai do nível 1 (pesquisa básica) ao 9 (produto no mercado). Especialistas da área destacam, ainda, que os eletrólitos sólidos poliméricos podem aumentar a resistência interna da bateria e reduzir a velocidade de carga e descarga. Além disso, reduzir os custos dos materiais e dos processos de produção, especialmente das membranas de prótons e dos eletrólitos, também são desafios futuros.
Colaboração: Iasmin Cartaxo Taveira sobre a autora
Iasmin Taveira queria ser cientista desde criança e acredita que tornar o conhecimento acessível é o melhor jeito de promover desenvolvimento social. É Biotecnologista pela UFPB, mestre e doutoranda em bioquímica na FMRP/USP.
Referências:
Matéria no site Pesquisa Fapesp, intitulada “Cientistas brasileiros desenvolvem bateria de chumbo leve e flexível”, publicada em 08/2024. https://revistapesquisa.fapesp.br/cientistas-brasileiros-desenvolvem-bateria-de-chumbo-leve-e-flexivel/
