Catalisador de ferro, níquel e carbono permite recarregar baterias de zinco-ar até 500 vezes
Um novo catalisador desenvolvido por químicos da Universidade Técnica de Darmstadt, na Alemanha, pode destravar um dos principais obstáculos das baterias de zinco-ar: a recarga. O grupo, liderado pelo professor Jörg J. Schneider, do Departamento de Química, demonstrou que um material composto de ferro, níquel e carbono permite que esse tipo de bateria seja carregada e descarregada até 500 vezes. O resultado foi descrito na revista científica Advanced Science.
As baterias de zinco-ar atraem interesse porque conseguem armazenar significativamente mais energia do que as baterias de íon-lítio, hoje dominantes no mercado. O funcionamento da tecnologia depende do oxigênio presente no ar ambiente: durante a descarga, o oxigênio passa por uma reação química; no processo de recarga, é preciso que ele seja formado novamente. Apesar do alto potencial de armazenamento, esse tipo de bateria vinha sendo considerado praticamente impossível de recarregar, o que restringia sua utilização na prática.
O gargalo está na química do sistema. As duas reações que envolvem o oxigênio, tanto na carga quanto na descarga, só acontecem com o auxílio de um catalisador, substância que acelera processos químicos sem se consumir neles. Por isso, a busca por materiais capazes de sustentar os dois processos com eficiência consistente é apontada pelos pesquisadores como uma questão de importância central nessa área de estudo.
O material criado em Darmstadt tem como base os chamados espinélios, um grupo de minerais amplamente distribuído na natureza. A partir dessa estrutura, os cientistas obtiveram um composto de ferro, níquel e carbono que atua como catalisador particularmente eficiente e durável dentro da bateria. O grupo desenvolveu o material e investigou suas propriedades eletroquímicas, ou seja, o comportamento da substância nas reações que ocorrem durante a carga e a descarga.
Nos experimentos, o novo catalisador sustentou até 500 ciclos completos de carga e descarga. Segundo a equipe, um fator crucial para esse desempenho é uma espécie de ponto de encontro dentro da bateria, onde as reações envolvendo o oxigênio se concentram. É essa região que permite que os processos de carga e descarga ocorram de maneira equilibrada, o que ajuda a explicar a estabilidade observada ao longo dos ciclos testados.
O estudo foi divulgado pela universidade alemã em 9 de outubro e publicado na Advanced Science, periódico responsável por registrar os detalhes técnicos do desenvolvimento. No artigo, os pesquisadores do Departamento de Química descrevem a criação do material e os testes que comprovaram seu desempenho como catalisador de longa duração, um componente até então considerado um dos grandes desafios para a viabilização da recarga nesse tipo de bateria.
Na prática, o trabalho representa um passo importante rumo a uma bateria de zinco-ar recarregável, algo que a própria área de pesquisa vinha perseguindo sem sucesso consistente. Ao combinar uma estrutura mineral abundante na natureza com elementos como ferro, níquel e carbono, a equipe de Darmstadt apresentou um caminho concreto para que a tecnologia deixe de ser limitada pela impossibilidade de recarga e possa, no futuro, explorar sua capacidade de armazenar mais energia do que as soluções baseadas em lítio. O avanço dá novo impulso a essa linha de investigação e reforça o papel dos catalisadores como peça decisiva no desenvolvimento das próximas gerações de baterias.
