Energia

Bateria térmica e atóxica recarregada com combustível

Redação do Site Inovação Tecnológica -  21/03/2016

A bateria gera eletricidade aquecendo cabos de nanotubos de carbono. [Imagem: Strano Lab/MIT]

Termobateria

Em 2010, a equipe do professor Michael Strano, do MIT, anunciou a descoberta de uma nova forma de armazenar energia usando uma bateria feita com nanotubos de carbono.

Trata-se de uma termobateria, formada por fibras de nanotubos de carbono, que produzem uma corrente elétrica quando são progressivamente aquecidas de uma ponta a outra.

A grande vantagem desse novo conceito é que as bateria não utilizam nenhum composto tóxico, eliminando o problema do manuseio e reciclagem das baterias usadas.

Agora, a equipe conseguiu aumentar a eficiência da termobateria em 10.000 vezes em relação aos protótipos originais, que geravam uma corrente pequena demais para se vislumbrar usos práticos.

O ganho de eficiência, segundo Strano, "traz [a tecnologia] de uma curiosidade de laboratório para se colocar a pouca distância de outras tecnologias de energia portáteis," como as baterias de lítio ou as células de combustível.

Elétrons que surfam

O maior desafio da equipe foi entender o que acontece no interior da termobateria, uma vez que ela se baseia em um fenômeno até então desconhecido. Basicamente, o efeito surge conforme o pulso de calor empurra elétrons através do feixe de nanotubos de carbono como se eles fossem surfistas sobre uma onda.

Ocorre que o pulso de calor algumas vezes gera uma onda única de elétrons - uma única tensão - e, outras vezes, gera duas tensões, que podem se reforçar ou se anular.

Embora não tenham estabelecido uma teoria definitiva sobre como e por que isso ocorre, a equipe foi capaz de controlar os efeitos para produzir uma tensão controlada com uma potência maior.

O protótipo atual é 10.000 vezes mais eficiente do que a termobateria original. [Imagem: Sayalee Mahajan et al. - 10.1039/C5EE03651H]

No novo protótipo, a termobateria é capaz de converter pouco mais de 1% da energia térmica em energia elétrica. "Levou 25 anos para a tecnologia de íons de lítio chegar onde nós estamos em termos de eficiência," disse Strano, destacando que eles descobriram o fenômeno há cerca de cinco anos.

Bateria quente

Para gerar o pulso de calor foi usada sucrose, um tipo de açúcar, mas a equipe acredita que outros materiais poderão gerar eficiências mais elevadas.

Esta é outra das vantagens da termobateria em relação às baterias tradicionais: seu recarregamento será uma questão de acrescentar mais combustível, como acontece com as células de combustível.

De qualquer forma, vários anos de pesquisas ainda deverão ser necessários para que a termobateria saia definitivamente do laboratório, uma vez que os protótipos ainda envolvem fios individuais de nanotubos, e não uma bateria propriamente dita, que ainda deverá lidar com o problema da combustão de forma segura e controlada.

Bibliografia:

Sustainable power sources based on high efficiency thermopower wave devices
Sayalee G. Mahajan, Albert Tianxiang Liu, Anton L. Cottrill, Yuichiro Kunai, David Bender, Javier Castillo Jr, Stephen L. Gibbs, Michael S. Strano
Energy & Environmental Science
Vol.: Advance Article
DOI: 10.1039/C5EE03651H