Pesquisa da Escola Politécnica (Poli) da USP abre caminho para reduzir os custos das chamadas baterias de célula de combustível. Atualmente muito caras, mas igualmente duradouras, essas baterias ainda não conseguiram entrar no mercado de dispositivos móveis de maneira definitiva por causa do preço proibitivo da platina, um de seus principais componentes. Agora, o trabalho da Poli, tema da tese de doutorado do químico Adir José Moreira, poderá levar à fabricação de baterias de célula de combustível tão eficientes quanto as melhores do mercado, mas com uma menor quantidade de platina e, portanto, mais baratas.
Bateria a célula de combustível tem aumento da atividade química da platina
Baterias de célula de combustível são diferentes das baterias e pilhas encontradas em controles remotos e lanternas. São chamadas assim porque geram energia a partir de um combustível que pode vir de fonte externa, como o hidrogênio, por meio de um processo eletroquímico e um facilitador, a platina. O metal separa o hidrogênio em prótons e elétrons. Uma membrana permite a passagem apenas dos prótons. Enquanto isso, os elétrons são obrigados a passar por outro caminho, gerando a corrente elétrica. Muito duradouras, elas alimentam carros elétricos de última geração e são a promessa para dias ou até semanas de vida para smartphones e laptops.
Como a célula de combustível pode usar o hidrogênio para gerar energia, especialistas a consideram uma fonte de energia renovável. Além disso, diferente das baterias e pilhas comuns, que precisam de cuidado especial quando são depositadas no lixo por causa de seus materiais nocivos ao meio ambiente, a célula de combustível tem como produto final uma substância muito bem-vinda ao ambiente, a água.
Acontece que as baterias de célula de combustível só não tomaram o mercado de dispositivos móveis, ainda, por causa do preço proibitivo da platina. No mercado internacional, uma onça (ou 28 gramas) pode custar US$ 1.500. Um caminho, então, seria reduzir a quantidade de platina utilizada na fabricação. Apesar de com isso o preço cair, ocorreria o mesmo com a eficiência e com a durabilidade da bateria. Cientistas ao redor do mundo tentam, há anos, encontrar formas de usar a platina de forma eficiente, na esperança de encontrar uma solução inovadora que consiga entrar de vez no multibilionário mercado de baterias.
Atividade química
Como a grande quantidade de platina torna a célula muito cara, além de muito do material ficar desperdiçado dentro da célula, Moreira conseguiu aumentar a atividade química da platina nas baterias a célula de combustível. Por meio de uma técnica desenvolvida no laboratório da Poli, ele reduziu o tamanho das partículas. “Por causa disso conseguimos atingir a mesma eficiência, mas com uma menor quantidade de platina”, diz Moreira. Quanto menor o tamanho das partículas, mais eficiente é o desempenho da célula. “Partículas pequenas facilitam as reações eletroquímicas, partículas grandes as dificultam”, explica.
Como a grande quantidade de platina torna a célula muito cara, além de muito do material ficar desperdiçado dentro da célula, Moreira conseguiu aumentar a atividade química da platina nas baterias a célula de combustível. Por meio de uma técnica desenvolvida no laboratório da Poli, ele reduziu o tamanho das partículas. “Por causa disso conseguimos atingir a mesma eficiência, mas com uma menor quantidade de platina”, diz Moreira. Quanto menor o tamanho das partículas, mais eficiente é o desempenho da célula. “Partículas pequenas facilitam as reações eletroquímicas, partículas grandes as dificultam”, explica.
As partículas criadas pelo químico não são apenas pequenas, são minúsculas. Tão pequenas que para medi-las é preciso uma escala do tamanho dos átomos. São chamadas “nanopartículas”. Essas partículas foram geradas a partir de um filete de platina e depositadas juntamente com um material a base de carbono diretamente em uma membrana, a mesma usada nas baterias de célula de combustível. Quão organizadas essas partículas são depositadas na película e na membrana é um dos fatores cruciais para o rendimento final da bateria.
Moreira conseguiu depositar nanopartículas de platina de forma moderadamente organizada em um filme de carbono sobre essa membrana obtendo resultados impressionantes. “Com um quarto da platina que normalmente se usa na fabricação de baterias de célula de combustível, conseguimos 50% do desempenho”, diz. “Agora, vamos aperfeiçoar nossa técnica para conseguir uma organização melhor das nanopartículas e do filme de carbono”, conta o pesquisador. “Acredito que possamos reduzir o preço das baterias em relação as que existem atualmente no mercado em 50%.”
O físico Ronaldo Domingues Mansano, professor do Departamento de Engenharia de Sistemas Eletrônicos da Poli e orientador de Moreira, acredita que a tecnologia poderia estar no mercado em menos de um ano. “Basta que uma empresa esteja disposta a elevar a escala do nosso método”, diz. “Infelizmente no Brasil, não há empresas interessadas nesse tipo de tecnologia”, conta, “mas estamos tentando estabelecer conversas com representantes internacionais.”
Fotos: Pedro Bolle / USP Imagens
Matéria da Poli/Agência USP de Notícias, publicada pelo EcoDebate, 21/06/2013
