Novas baterias e células de combustível vão dar fôlego extra aos notebooks.
Em 20 de março de 1800, o professor italiano Alessandro Volta escreveu uma carta à Royal Society britânica em que descrevia uma pilha de plaquinhas de cobre e zinco intercaladas com papelão embebido em ácido. Ao permitir a produção de corrente elétrica contínua, o invento de Volta provocou uma revolução no uso da eletricidade. Mais de dois séculos depois, as baterias são construídas com materiais e geometrias diferentes, mas ainda conservam os elementos básicos da pilha de Volta. Sua evolução penosamente lenta contrasta com o ritmo exponencial ” descrito pela Lei de Moore ” em que os circuitos eletrônicos avançam. Mas boas notícias estão a caminho. Nunca se investiu tanto em pesquisas sobre baterias e novas formas de produzir eletricidade. Um aumento espetacular na capacidade de armazenamento poderá vir nos próximos anos, junto com redução no tempo de carregamento. O sonho de usar um laptop um dia inteiro longe das tomadas pode, assim, virar realidade.
O mercado mundial de baterias deve movimentar 78 bilhões de dólares neste ano, segundo estudo da empresa especializada Freedonia Group. Essa cifra vem crescendo 4,8% ao ano. O crescimento deve se acelerar com a popularização dos carros elétricos híbridos, que combinam propulsão elétrica com motor a explosão. Segundo outro estudo, da Frost & Sullivan, esses carros ainda representam uma parcela pequena do mercado de baterias ” menos de 1 bilhão de dólares no ano passado. Mas seu crescimento já passa de 30% ao ano. Além do interesse da indústria automobilística e de eletrônicos, incentivos governamentais impelem as pesquisas sobre baterias. E novidades interessantes têm brotado nos laboratórios.
[color=#800000]
_______________________________________________________________________[/color]
Energia no ar
Muitas pesquisas procuram aumentar a densidade energética das baterias por meio da adoção de novos materiais. Na Universidade St. Andrews, na Inglaterra, pesquisadores partiram de uma bateria de lítio-cobalto e conseguiram elevar até dez vezes a energia armazenada. Um laptop que funciona duas horas sem recarga poderia ganhar 20 horas de autonomia com essa bateria.
Como no tempo de Alessandro Volta, as baterias atuais são formadas basicamente por dois eletrodos (anodo e catodo) envoltos por um eletrólito. As de lítio-cobalto empregam anodo de grafite, eletrólito orgânico e catodo de óxido de lítio-cobalto. Íons de lítio são removidos do catodo durante a carga e reinseridos nele durante a descarga. O grupo de St. Andrews substituiu o óxido de lítio-cobalto por um eletrodo de carbono poroso. O invólucro da bateria foi construído de modo que os íons de lítio e elétrons na célula reajam com o oxigênio do ar. Isso eleva a capacidade da bateria, que ganhou o nome de lítio-ar, ou Stair (de St. Andrews Air). Ela pode virar produto comercial em cinco anos.
[color=#800000]
_______________________________________________________________________[/color]
Nanofilamentos
Enquanto a turma de St. Andrews trabalhou no catodo da bateria, uma equipe da universidade de Stanford, na Califórnia, liderada pelo professor Yi Cui, tratou de aperfeiçoar o anodo. Esse grupo descobriu que o uso de nanofilamentos de silício no anodo pode aumentar em até 80% a energia armazenada por unidade de peso. Na teoria, o silício é o melhor material para construir o anodo. Mas esse semicondutor cresce até quatro vezes ao absorver íons de lítio, voltando a encolher ao liberar o metal. Conforme a bateria é carregada e descarregada, as variações de tamanho fazem o silício se fragmentar, e a bateria falha.
Cui e sua equipe descobriram uma maneira de evitar a degradação do anodo. Eles empregam nanofilamentos de silício fixados numa lâmina de aço. Quando a bateria é carregada, os nanofilamentos absorvem lítio e crescem. Durante a descarga, encolhem sem se fragmentar. Assim, é possível construir um anodo de durabilidade satisfatória. No laboratório, essa bateria já sobreviveu a dezenas de ciclos de carga e descarga. Mas é preciso ir mais longe, já que baterias convencionais têm vida útil de pelo menos 600 ciclos. A previsão de Cui é que a bateria de nanofilamentos poderá ser fabricada em larga escala dentro de cinco anos.
[color=#800000]
_______________________________________________________________________[/color]
Carga em 10 segundos
Quando o objetivo é carga e descarga rápidas, uma tecnologia promissora é a de nanoesferas. Ela vem sendo pesquisada por um grupo do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) liderado pelo cientista Gerbrand Ceder. Essas baterias podem fornecer correntes intensas durante períodos curtos, ou seja, têm alta densidade de potência. Embora carga e descarga rápidas sejam atraentes em qualquer situação, elas são especialmente necessárias nos carros elétricos híbridos. A tendência é que esses veículos sejam equipados com freios regenerativos. Durante a frenagem, o motor funciona como gerador, produzindo eletricidade, que deve ser armazenada para uso posterior. As baterias de lítio atuais não conseguem absorver energia com suficiente rapidez. Uma opção seria o uso de um supercapacitor. Mas esse dispositivo, embora seja rápido, tem densidade energética baixa. Daí o interesse nas baterias velozes. Além disso, a forte corrente que pode ser produzida por essas baterias seria útil numa subida íngreme ou numa ultrapassagem rápida.
O grupo do MIT construiu, no laboratório, baterias com densidade de potência 100 vezes maior que a dos dispositivos hoje em uso. Um aparelho pequeno, como um celular, poderia ser carregado em 10 segundos se usasse essa bateria. Um carro, em cinco minutos. Ã um ganho imenso: as baterias atuais usadas em automóveis híbridos exigem 8 horas para o carregamento. Uma difi culdade está no carregador. Um notebook poderia ser abastecido na tomada elétrica doméstica. Já um carro exigiria potência muito superior à das tomadas comuns para ser carregado em 5 minutos. Teriam de ser construídas estações de carga de alta potência para abastecê-los.
Ceder e sua equipe trabalharam no catodo da bateria. Eles partiram de um eletrodo de fosfato de ferro e lítio. Esse material tem boa estabilidade térmica e, por isso, permite a construção de baterias que não se incendeiam ou explodem facilmente. Mas as baterias atuais desse tipo não têm boa densidade de potência. Usar nanoesferas em vez de uma peça sólida ajuda a aumentar bastante a velocidade em que os íons de lítio viajam no catodo. A turma do MIT acelerou o processo ainda mais cobrindo o catodo com uma fina camada de fosfato de lítio, um excelente condutor de íons. Os pesquisadores acreditam que essa tecnologia pode virar produto comercial daqui a dois ou três anos.
[color=#800000]
_______________________________________________________________________[/color]
Combustível elétrico
A célula de combustível é o dispositivo com melhores chances de substituir ou complementar a bateria convencional. A primeira delas foi construída pelo cientista galês William Grove em 1839. Grove sabia que a água pode ser decomposta em hidrogênio e oxigênio fazendo-se uma corrente elétrica passar por ela. Ele raciocinou que deveria ser possível reverter a eletrólise, combinando oxigênio e hidrogênio para obter água e eletricidade. Ã o que faz a célula de combustível. Hoje, há uma variedade de modelos, com diferentes características. Alguns consomem metanol ou outro combustível em vez de receber hidrogênio diretamente. A Nasa usa esses dispositivos em aplicações espaciais desde os anos 60. Com uma célula portátil, seria possível alimentar um notebook por 15 a 20 horas. E, quando a energia acabasse, bastaria colocar mais combustível.
O governo americano já investiu mais de 1 bilhão de dólares em pesquisas sobre células de combustível. Seu objetivo é ter essa fonte de energia pronta para uso prático, com custo competitivo, até 2020. Uma das dificuldades é que células de combustível esquentam bastante, o que torna seu uso incômodo nos aparelhos portáteis. E uma unidade muito pequena não teria potência sufi ciente para alimentar um notebook. Contudo, ela poderia fornecer energia continuamente a uma bateria, de modo a mantê-la carregada. Quando o computador fosse ligado, receberia energia das duas fontes. Esse arranjo híbrido parece ser a tendência tanto para os aparelhos portáteis como para os carros. Ainda falta resolver o problema do custo. Células de combustível geralmente usam platina como catalisador, o que faz com que sejam bastante caras.
[color=#800000]
_______________________________________________________________________[/color]
ENERGIA EXÃTICA
Cinco baterias que passam longe das fórmulas convencionais
VÍRUS: O vírus conhecido como bacteriófago M13 forma o anodo de uma bateria construída no MIT.
SÃDIO LÍQUIDO: Só trabalha aquecida a 260ºC ou mais. Se esfriar, o sódio se solidifica e ela para de funcionar.
AÃÃCAR: Nessa bateria inventada pela Sony, enzimas reagem com açúcar para gerar eletricidade.
PAPEL: Célula experimental formada por nanotubos de carbono sobre uma lâmina de celulose.
TELÃRICA: Eletrodos são enterrados no solo. Já alimentou estações de telégrafo. Hoje, tem uso científico
[color=#800000]
_______________________________________________________________________[/color]
