De acordo com informações levantadas pelo www.cnnbrasil.com.br, as “baterias de água”, apesar de serem uma tecnologia com décadas de existência, têm ganhado destaque por seu papel na armazenagem de energia em larga escala, especialmente a oriunda de usinas de energia solar e eólica. Elas são consideradas alternativas mais seguras e econômicas em comparação com as tradicionais baterias de lítio. No entanto, a durabilidade e a capacidade de armazenamento destas baterias ainda não são ideais para aplicação em veículos motorizados, uma vez que elas oferecem menor energia por volume e uma vida útil reduzida.
Essas baterias utilizam uma solução de água misturada com sais, o que as torna menos propensas a acidentes, já que a água não é inflamável. Mesmo assim, muitos modelos ainda exigem o uso de substâncias corrosivas que precisam de descarte cuidadoso. O inconveniente se origina de fatores químicos: a maioria das baterias aquosas utiliza ácido sulfúrico ou hidróxido de potássio, que deterioram internamente os eletrodos, resultando em perda de eficiência e encurtando a vida útil dos dispositivos.
Pesquisadores de universidades na China e em Hong Kong buscaram contornar esse problema ao criar uma nova bateria de água que utiliza um eletrólito de pH neutro, similar ao da água pura, com uma formulação não tóxica. Essa composição é apta para descarte ambiental direto conforme normas internacionais. Um estudo recente, publicado na revista Nature Communications, revela que o eletrólito envolve cloreto de magnésio ou cálcio, substâncias de baixo custo também utilizadas na produção de tofu. Em testes laboratoriais, essa bateria foi capaz de durar 120 mil ciclos e manter 72,67% de sua capacidade, um desempenho aproximadamente dez vezes superior ao das baterias de lítio convencionais.
O polímero que “expulsa” os prótons indesejados
A eficiência desta bateria repousa na escolha do ânodo, o eletrodo negativo que libera elétrons. Para desenvolvê-lo, os pesquisadores analisaram três variações de um material à base de carbono, cuja estrutura porosa e estável foi projetada para facilitar a armazenagem e liberação de carga. O polímero selecionado, chamado Hex-TADD-COP — que é uma sigla para um polímero com ligações químicas doadoras de elétrons — provou ser o mais eficiente em um meio neutro que contém íons de magnésio e cálcio. Essa característica não apenas acelera o transporte de íons, mas também reduz o potencial operacional do eletrodo, garantindo maior estabilidade da estrutura durante os ciclos de carga e descarga.
O funcionamento desse sistema é assim: durante a descarga, os íons de magnésio ou cálcio se ligam quimicamente a pontos específicos do material, gerando energia elétrica. No processo inverso de recarga, esses íons se separam, resultando em perdas mínimas de energia. Enquanto em meios ácidos os prótons de hidrogênio interferem negativamente no processo eletroquímico — ocasionando a degradação da bateria —, em condições de pH neutro, essa interferência caiu drasticamente para apenas 0,51%, em contraste com os 41,58% verificados em pH 2,5.
Durabilidade e descarte seguro: um novo padrão para baterias?
Os 120 mil ciclos de durabilidade evidenciam um marco significativo para as baterias de água. O controle do pH, mantido entre 4,91 e 7,02 durante todo o processo, mostrou-se muito estável em comparação com o ambiente ácido das baterias tradicionais. Além disso, não foram detectados metais pesados, uma característica rara para este tipo de produto. Os autores do estudo afirmam que essa composição química assegura que a célula completa esteja em conformidade com as normas internacionais para descarte seguro no meio ambiente, um diferencial importante em tempos de crescente demanda por energia renovável.
Para validar que esse desempenho não se restringe ao ambiente de laboratório, os cientistas também testaram a bateria em um formato de célula tipo bolsa, mais próximo do que seria uma aplicação comercial. Os resultados indicaram performance estável por mais de três mil ciclos. Embora a transição para a produção comercial ainda exija etapas adicionais de validação, essa bateria, que combina alta durabilidade em ambiente de teste, eletrólito não inflamável e facilidade de descarte, surge como uma solução promissora para o armazenamento limpo de energia em grande escala.
