8292 – Brasileiro cria técnica que deixa baterias 50% mais baratas


As nanopartículas de platina
As nanopartículas de platina

As baterias de célula de combustíveis são consideradas ecologicamente mais corretas do que as de lítio — usadas em celulares e computadores. Além de serem menos poluentes, elas conseguem ainda armazenar muito mais energia e demoram, assim, muito mais para descarregar. O custo de uma bateria de célula de combustível, no entanto, pode ser até quatro vezes mais elevado. Mas um estudo defendido como tese de doutorado pela Universidade de São Paulo conseguiu reduzir em 50% o valor dessa bateria. “Se conseguirmos resolver as questões financeiras, é provável que elas passem a ser produzidas em larga escala e acabem conquistando o mercado”, diz Adir José Moreira, químico responsável pela pesquisa.
A bateria de célula de combustível utiliza o hidrogênio, um elemento não nocivo ao meio ambiente, como principal fonte de combustível. Ao contrário dos modelos mais comuns no mercado (como as de lítio), ela não polui, já que seu produto final é apenas energia térmica, calor e água — que sai da bateria como vapor. Além disso, esse tipo de bateria também tem uma densidade de energia aproximadamente nove vezes maior do que a de lítio. Ou seja, ela armazena mais energia em um espaço menor do que aquele exigido por uma bateria de lítio.
As baterias de células de combustível ainda estão restritas ao fornecimento de energia a carros elétricos por causa do seu alto custo. Esse preço elevado está relacionado à quantidade de platina presente na composição. No mercado internacional, 1 grama do elemento pode custar até 53 dólares. Em cada célula há, aproximadamente, 8 miligramas do metal.
O valor comercial das baterias de célula de combustível depende de fatores como o tipo de célula e a carga total. Para fornecer energia a um notebook, por exemplo, é preciso gerar em torno de 50 watts de potência. Uma bateria de célula de combustível com essa potência custa cerca de 2.000 reais, enquanto uma bateria à base de lítio deve custar, no máximo, 500 reais. “O lítio é um elemento ainda mais caro que a platina. Porém, a quantidade aplicada em cada bateria também é menor. Além disso, por ter adquirido estabilidade comercial, a bateria de lítio tem uma tecnologia de produção mais barata”, diz Moreira.
Para reduzir o custo das baterias de célula de combustível, Moreira desenvolveu um novo processo de fabricação. Nele, foi possível reduzir em 70% a quantia de platina, alcançando 50% da eficácia de uma célula tradicional. Na nova técnica, o químico diminuiu também o tamanho das partículas de platina, até transformá-las em nanopartículas, alterando suas propriedades físicas e químicas.
As nanopartículas foram geradas a partir de um filete de platina e depositadas na membrana da bateria junto com uma camada de carbono. Melhorar essa organização das nanopartículas e do filme de carbono, segundo Moreira, é o passo que precisa ser dado para que o sistema atinja 100% de desempenho.
De acordo com Ronaldo Domingues Mansano, professor do Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (USP) e orientador do estudo, a tecnologia tem potencial para entrar no mercado em menos de um ano. “Basta que uma empresa esteja disposta a elevar a escala do nosso método”.

Algumas Questões
O que falta para alcançar os 100% de desempenho?
Falta acertar a outra parte do catalisador, além da platina, o carbono. O carbono auxilia no processo ao formar uma espécie de camada que facilita a passagem do hidrogênio entre as partículas de platina. Preciso aumentar essa camada de carbono para tornar a célula mais eficiente.

O futuro é das baterias de célula de combustível?
Sem dúvida, a tendência é que haja a substituição das baterias comuns pelas de célula de combustível. As baterias comuns têm muitos elementos químicos. Quando são descartadas, no fim de sua vida útil, acabam causando uma poluição ambiental muito grande. Já a vantagem do outro modelo de baterias é que não há poluentes, pois seu produto final é apenas energia térmica, calor e água. Para que ele seja aplicado em larga escala, porém, depende-se muito de investimentos: além da platina ser cara, o hidrogênio também não sai nada barato, pois precisamos usar hidrogênio com um grau de pureza muito elevado.

Existe a possibilidade de substituir a platina por algum outro catalisador?
Sim. Existem vários estudos sobre isso, até porque seria insustentável manter uma larga escala de produção de baterias usando apenas platina. Imagine se todos os veículos fossem à base de células de platina, por exemplo. A reserva mundial do metal não seria suficiente para dar conta de uma demanda como essa. Por isso, é importante buscar outros combustíveis, e é isso o que alguns pesquisadores estão fazendo atualmente.