As 10 melhores tecnologias de bateria para carregar e armazenar energia futura

Todos dispositivos digitais, como players, smartphones, gravadores de voz e outros aparelhos portáteis, além de carros elétricos, estão se tornando cada vez mais sofisticados em suas capacidades. As limitações são impostas principalmente pela quantidade finita de energia armazenada nas baterias.

Um smartphone, por exemplo, funciona após a próxima recarga por no máximo 2 dias. Agora se pilhas melhorar, torná-los mais espaçosos, e o trabalho com uma única carga pode ser estendido várias vezes.

No entanto, os smartphones, infelizmente, estão se desenvolvendo nos últimos 10 anos muito mais rapidamente do que o aprimoramento da tecnologia da bateria. Mas há esperança de melhoria, porque a ciência não pára e, nos últimos anos, os cientistas começaram a oferecer novas soluções muito interessantes. Eles podem ser chamados de tecnologia de bateria do futuro. Vamos prestar atenção em alguns deles.

1. Carregue o carro elétrico em 5 minutos e o telefone em 30 segundos

Em 2022, a empresa israelense StoreDot planeja começar a produzir baterias para carros e gadgets elétricos com base na tecnologia revolucionária das baterias de lítio. A tecnologia permitirá que veículos elétricos restaurem o alcance de 500 quilômetros em apenas 5 minutos!

Eles querem substituir a grafite, geralmente usada em baterias de lítio, por uma mistura especial de metalóides, incluindo silício e alguns materiais patenteados, que apenas recentemente foram sintetizados no laboratório da empresa. O processo de formação da mistura é menos tóxico e a quantidade de cobalto nas baterias será reduzida pela metade. A propósito, as baterias também serão mais seguras.

Até o nome da empresa StoreDot contém uma pitada de pequenas moléculas peptídicas bio-orgânicas conhecidas como nanodots, que aumentam a densidade de armazenamento de carga e fornecem baterias baseadas em novas tecnologias com rápida absorção e armazenamento de energia.

Enquanto isso, os cientistas ainda precisam superar algumas dificuldades técnicas associadas à necessidade de passar uma corrente muito grande durante o carregamento. Para isso, é necessário um sistema de refrigeração mais avançado para cabos e conectores no sistema veicular e diretamente na estação de carregamento.

Físico Viktor Krivchenko, sobre tipos promissores de baterias, problemas fundamentais na produção de fontes de energia de lítio-enxofre e as vantagens das baterias de íons pós-lítio:

2. Como recarregar o telefone do ruído ambiente

Cientistas britânicos desenvolveram um telefone que pode receber uma carga simplesmente pelo barulho constante ao redor. A tecnologia é baseada no efeito piezoelétrico. Os próprios nanogeradores piezoelétricos fazem muito barulho em certo sentido.

E agora geradores especializados deste tipo já foram criados, trabalhando no ruído de fundo e gerando corrente elétrica a partir dele para carregar pequenas baterias. De fato, o telefone está cobrando pelo ruído, que sempre irrita as pessoas, e agora pode trazer benefícios tangíveis.

Os pesquisadores criaram uma mistura especial na qual o óxido de zinco foi adicionado e simplesmente revestiram a superfície do dispositivo com essa mistura. Assim, uma superfície completamente coberta por nanorods piezoelétricos acabou sendo a superfície do aparelho que gera energia. Esses nanorrods são muito sensíveis às ondas sonoras e se curvam a partir de uma pressão sonora muito fraca.

Os nanogeradores transformam essas oscilações em corrente elétrica, cuja energia é suficiente para carregar a bateria.Além de converter ondas sonoras de ruído, os nanogeradores também trabalham com a voz que soa durante uma conversa, de modo que, ao falar ao telefone, o usuário já restaura parcialmente a carga da bateria.

3. Aumente a capacidade da bateria com silício puro extraído da areia

Na Universidade Riverside, um grupo de pesquisadores, em busca de uma abordagem alternativa às baterias de íon-lítio, decidiu substituir a grafite tradicional pela areia comum. Inicialmente, os cientistas notaram o problema da rápida degradação do silício nanosizado, que também é muito difícil de obter em quantidades industriais. Depois disso, os cientistas decidiram tentar usar a areia disponível habitual.

A areia é fácil de limpar e fácil de aplicar em pó. A areia purificada foi molhada com sal e magnésio e depois aquecida para remover o oxigênio. Assim, obtivemos silício puro de uma estrutura porosa, o que nos permitiu aumentar a capacidade do elemento em três vezes, além de aumentar a eficiência de seu uso e aumentar a vida útil! A produção é barata e ecológica.

Pilhas para algodão, café em grão e bomba:Baterias de carbono substituem lítio

4. Carregue seu smartphone em movimento

Mesmo as roupas mais comuns podem ser usadas como gerador de energia elétrica, depois de modificadas levemente, afirmam pesquisadores da Universidade de Surrey, em Manor Park (Inglaterra). Eles propõem o uso dos chamados nanogeradores triboelétricos capazes de converter a energia do movimento da superfície da roupa em uma carga elétrica. A eletricidade gerada dessa maneira pode ser armazenada e depois transferida para uma bateria de lítio comum ou diretamente alimentada por um dispositivo portátil (reprodutor, telefone, etc.).

Fundamentalmente, a tecnologia dos nanogeradores triboelétricos não tem limitações práticas, pode ser implementada até nas paredes das casas, nas lajes de pavimentação, nos troncos e nos galhos das árvores, nos pneus de carros etc. - onde quer que haja vibração ou atrito. Esse sistema permitiria o uso de energia proveniente do movimento de qualquer coisa - para carregar as baterias de luzes noturnas, gadgets, segways e similares. Mais sobre isso:Nanogeradores para carregar dispositivos portáteis

5. Transfira energia para a bateria na forma de ultrassom

A idéia de transferir energia elétrica "pelo ar" não é nova. Mas por que não tentar usar o ultrassom para esse fim? A astrobióloga Meredith Perry propõe integrar transmissores ultrassônicos em elementos internos. O ultrassom de um determinado intervalo não é audível para pessoas e animais; portanto, as ondas sonoras podem ser enviadas com bastante segurança diretamente ao dispositivo, fornecendo assim o carregamento sem fio.

Uma placa de 5,5 mm de espessura serve como transmissor em um sistema desse tipo, que é ativado automaticamente somente quando um dispositivo recarregável está na zona de operação. Uma onda de energia ultrassônica é direcionada na forma de um feixe focalizado e é recebida por um receptor plano montado em um dispositivo recarregável. Ao contrário do Wi-Fi, o sistema uBeam no ultrassom não pode superar paredes, mas a energia é enviada de forma muito concentrada.

Baterias de vida sem fim

O problema de baterias de qualquer tipo é um número limitado de ciclos de vida, ou seja, elas podem ser carregadas e descarregadas não um número infinito de vezes. Seria bom criar uma bateria que nunca pudesse ser substituída por uma nova, mas simplesmente recarregar quando necessário, e faça isso quantas vezes quiser. Na Universidade da Califórnia, Irwin criou uma bateria quase ideal!

Pesquisadores desenvolveram uma bateria baseada em nanofios de ouro que podem suportar até 200.000 ciclos de descarga de carga sem reduzir a capacidade.A fiação milhares de vezes mais fina que o cabelo torna possível criar enormes áreas de superfície com uma condutividade suficientemente alta. Os nanofios são revestidos com uma carcaça especial feita de eletrólito de hélio e dióxido de manganês, o que possibilitou obter a máxima resistência à degradação. Essa decisão é considerada uma das mais promissoras hoje.

7. O grafeno abre novos horizontes

A Grabat criou baterias baseadas em uma forma especial de carbono - grafeno. Hoje, são as baterias de grafeno as melhores disponíveis no mercado. Eles permitem, por exemplo, dirigir um carro elétrico a 750 quilômetros com uma única carga.

Fundamentalmente, essas baterias são capazes de carregar em alguns minutos e carregam uma carga 30 vezes mais intensa do que os antecessores de íons de lítio. Essas baterias já estão instaladas em veículos aéreos não tripulados e, além disso, estão ganhando popularidade em veículos elétricos e como acionadores de usinas de energia doméstica.

8. Baterias de espuma prometem ser baratas

Os engenheiros da Prieto contam com baterias de estado sólido criadas pela impressão e baseadas em espuma de cobre com um separador eletropolimerizado. Assim, a empresa planeja criar as baterias mais seguras, baratas, de carregamento rápido e duradouras, cuja densidade de carga será 5 vezes maior que as modernas baterias de lítio.

9. Sódio - um concorrente do lítio

O sódio é um dos elementos químicos mais acessíveis do planeta. É a partir do sódio que um grupo de cientistas do Japão planeja produzir um novo tipo de bateria. O lítio raro não é necessário aqui, e a capacidade promete ser 7 vezes maior que a dele!

Desde os anos 80 do século XIX, o sódio tem sido estudado ativamente como base de fontes de energia e, agora, usando o sal e as tecnologias modernas, tornou-se tecnicamente possível fazer uma bateria de íons de sódio barata o suficiente. No entanto, espera-se que vários anos se passem antes do início da ampla implementação prática.

10. Hidrogênio para carregar aparelhos

Recentemente, surgiram à venda carregadores inteligentes completamente incomuns para equipamentos móveis movidos a hidrogênio. Este produto é chamado Upp. O hidrogênio é seguro para o meio ambiente e apenas vapor de água é gerado durante o carregamento. Uma célula de hidrogênio é suficiente para 5 cargas completas de um smartphone comum. No momento, o dispositivo não é particularmente procurado devido ao alto custo, mas a ideia parece muito interessante e promissora para muitos.

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