Um dos primeiros protótipos da bateria de íons de oxigênio.
[Imagem: TU Wien]

Bateria de íons de oxigênio

Assim como é possível fabricar baterias de íons de lítio - e elas estão por toda parte -, também é possível fabricar baterias de íons de oxigênio - e elas logo poderão fazer parte da nossa realidade.

Acontece que essas inovadoras baterias de oxigênio podem ser construídas sem usar elementos químicos raros e caros, e serão feitas usando apenas materiais incombustíveis, eliminando o risco de explosões e incêndios.

O conceito acaba de ser lançado por um trio de pesquisadores da Universidade Tecnológica de Viena, na Áustria.

"Nós temos muita experiência com materiais cerâmicos, que têm sido usados para células de combustível há algum tempo," contou o professor Alexander Schmid. "Isso nos deu a ideia de investigar se esses materiais também poderiam ser adequados para fazer uma bateria."

Os materiais cerâmicos estudados pela equipe podem absorver e liberar íons de oxigênio com dupla carga negativa (O2-). Quando uma tensão elétrica é aplicada, os íons de oxigênio migram de um material cerâmico para outro, de onde podem ser novamente forçados a migrar de volta, gerando assim corrente elétrica.

"O princípio básico é realmente muito semelhante ao da bateria de íons de lítio," acrescentou o professor Jurgen Fleig. "Mas nossos materiais têm algumas vantagens importantes."

Princípio de funcionamento da bateria, que "respira" o oxigênio do ar para se renovar.
[Imagem: Alexander Schmid et al. - 10.1002/aenm.202203789]

Bateria mais durável

O conceito da bateria de íons de oxigênio tem outra grande vantagem: Sua longevidade.

"Em muitas baterias, você tem o problema de que, em algum momento, os portadores de carga não podem mais se mover," explicou Schmid. "Aí não dá mais pra gerar eletricidade, a capacidade da bateria diminui. Depois de muitos ciclos de carga, isso pode se tornar um problema sério."

A bateria de íons de oxigênio, por outro lado, pode ser regenerada sem problemas: Se o oxigênio for perdido devido a reações colaterais, a perda pode ser simplesmente compensada pelo oxigênio do ar ambiente.

Quando aos materiais usados em sua construção, a cerâmica não é inflamável, praticamente descartando acidentes de incêndio, que ocorrem repetidamente com baterias de íons de lítio. Além disso, ao menos em princípio não há necessidade de elementos raros, que são caros ou com fornecimento limitado a poucas áreas do planeta.

Esta bateria é adequada para o armazenamento local de energia, e não para dispositivos móveis.
[Imagem: Alexander Schmid et al. - 10.1002/aenm.202203789]

Bateria para grandes armazenamentos

Contudo, esta ainda não é a tão esperada revolução no campo das baterias para aparelhos portáteis e carros elétricos, que, apesar de melhorias incrementais, está largamente estacionado na mesma tecnologia há mais tempo do que todos gostariam.

Isto porque a bateria de íons de oxigênio atinge apenas cerca de um terço da densidade de energia que as baterias de íons de lítio e ela só funciona bem em temperaturas entre 200 e 400 °C. Assim, esta é uma tecnologia extremamente interessante para armazenar energia das fontes intermitentes, como eólica e solar, permitindo alimentar a rede elétrica 24 horas por dia - hoje, essa área é dominada pelas baterias de fluxo.

"Se você construir um galpão inteiro cheio de módulos de armazenamento de energia, a menor densidade de energia e o aumento da temperatura operacional não desempenham um papel decisivo. Mas os pontos fortes da nossa bateria seriam particularmente importantes aqui: A longa vida útil, a possibilidade de produzir grandes quantidades desses materiais sem elementos raros e o fato de não haver risco de incêndio com essas baterias," disse Schmid.

Outro detalhe é que o protótipo construído pela equipe ainda usa lantânio, um elemento que não é exatamente raro, mas também não é comum e é altamente tóxico. Mas o lantânio deverá ser substituído por algo mais barato e menos problemático, e a equipe já está trabalhando nisto.