Uma nova tecnologia do Instituto de Ciência dos Materiais de Barcelona reduz perdas de energia e melhora o desempenho das baterias de zinco-ar, abrindo caminho para aplicação em várias tecnologias de armazenamento
Em Espanha, investigadores do Instituto de Ciência de Materiais de Barcelona (ICMAB-CSIC) desenvolveram uma nova arquitetura para baterias de zinco-ar que permite aumentar a potência até 80 % sem alterar a sua química de base. O sistema integra elementos condutores no interior da bateria, que funcionam como elétrodos bipolares sem fios para facilitar o transporte de carga e reduzir a resistência interna.
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Avanço abre uma nova via para conceber baterias mais eficientes e de melhor desempenho. O estudo, publicado na revista “Energy Storage Materials”, foi realizado em colaboração com o Instituto Catalão de Nanociência e Nanotecnologia (ICN2) e a Universidade Nacional de La Plata, na Argentina.
Segundo os investigadores, este trabalho e outros anteriores do grupo questionam o desenho convencional das baterias e apontam uma nova forma de conceber os sistemas de armazenamento de energia.
Princípio de conceção que muda as regras
Baterias geram eletricidade graças à diferença de energia entre os materiais dos seus dois elétrodos. As cargas deslocam-se de um para o outro através do eletrólito, um material que permite o movimento de iões. Até agora, assumia-se que este componente devia impedir a passagem de eletrões para evitar qualquer risco de curto-circuito. O novo estudo põe em causa este princípio.
Equipa liderada por Nieves Casañ-Pastor, investigadora do ICMAB-CSIC, demonstrou que, em determinadas condições, pequenas peças metálicas condutoras podem ser incorporadas no interior da bateria sem ligação nem aos elétrodos nem ao circuito externo e que isso pode mesmo melhorar o seu funcionamento.
Elemento-chave é o campo elétrico gerado entre os dois elétrodos quando a bateria está em funcionamento. Os investigadores verificaram que introduzir entre eles um ou vários elementos condutores isolados não provoca curto-circuito e pode contribuir para melhorar o transporte de carga.
Campo elétrico polariza as peças condutoras, que acumulam cargas opostas nas extremidades e criam novas vias para o transporte de carga. Isto reduz a resistência interna e permite fornecer energia mais rapidamente. “O surpreendente é que estes condutores não estão ligados por cabo a nada: simplesmente são introduzidos no sistema e geram efeitos benéficos”, explica Casañ-Pastor.
Desafio do oxigénio: chave do novo desenho
Investigação, integrada na tese de doutoramento de Marc Mosqueda, demonstra o potencial das baterias de zinco-ar, fabricadas com materiais abundantes, baratos e seguros, mas limitadas pela lenta reação do oxigénio.
Novo desenho incorpora elétrodos bipolares sem fios que reduzem a resistência interna e aceleram o fornecimento de energia, permitindo aumentar a potência até 80 %.
Para Casañ-Pastor, descoberta abre uma via que poderia ser aplicada a diferentes tecnologias de armazenamento. Grupo já observou efeitos semelhantes noutros sistemas e continuará a investigar as possibilidades dos elétrodos bipolares sem fios.