Energia

Superbateria usa alta pressão para armazenar energia

Superbateria usa alta pressão para armazenar energia
O novo material, produzido a uma pressão similar à encontrada a meio caminho do centro da Terra, é a forma de energia mais condensada que se conhece, à exceção da energia nuclear. [Imagem: Kim et al./Nature Chemistry]

Usando pressões extremamente altas, equivalentes às encontradas nas profundezas da Terra ou em um planeta gigante, cientistas criaram um novo material capaz de armazenar quantidades enormes de energia.

"É a forma de armazenamento de energia mais condensada que se conhece, à exceção da energia nuclear," explica o Dr. Choong-Shik Yoo, da Universidade do Estado de Washington, nos Estados Unidos, que coordenou a pesquisa.

Bigorna de diamante

O grupo do Dr. Yoo criou o novo material usando uma bigorna de diamante, um pequeno dispositivo de 5 x 7,5 centímetros de diâmetro, capaz de produzir pressões extremamente altas em um pequeno espaço.

As bigornas de diamante são também conhecidas pela sigla DAC, do inglês Diamond Anvil Cell.

A bigorna de diamante foi usada para pressionar um cristal de difluoreto de xenônio (XeF2), gerando um material com uma estrutura super compacta e até hoje desconhecida.

Redes metálicas tridimensionais

Sob pressão atmosférica normal, as moléculas do cristal ficam relativamente distantes umas das outras. Mas, conforme os pesquisadores foram aumentando a pressão no interior da câmara, o material tornou-se um semicondutor bidimensional, parecido com o grafite.

Ao atingir uma pressão superior a 1 milhão de atmosferas - a pressão encontrada a meio caminho para o centro da Terra - as moléculas formaram redes metálicas tridimensionais.

Essas estruturas em rede, com moléculas fortemente ligadas, estão na verdade armazenando na forma de energia química - ou de estrutura molecular - a enorme quantidade de energia mecânica de compressão gerada pela bigorna de diamante.

Recuperar a energia

Superbateria usa alta pressão para armazenar energia
Em entrevista ao Site Inovação Tecnológica, o Dr. Yoo (centro) afirmou que a pesquisa ainda não lidou com uma forma de recuperar a energia armazenada pela superbateria. [Imagem: WSU]

A pesquisa ainda se insere na categoria de pesquisa básica e está distante de se transformar em uma bateria utilizável.

Em entrevista ao Site Inovação Tecnológica, o Dr. Yoo afirmou que a pesquisa ainda não lidou com uma forma de recuperar a energia armazenada: "Embora isso não tenha sido alcançado ainda, um dos nossos objetivos nesta pesquisa é desenvolver um método sintético passível de recuperação [da energia] e que seja escalável."

O que os cientistas conseguiram até agora foi demonstrar a existência de materiais com potencial para uso em uma nova classe de sistemas de armazenamento de energia em forma química.

"Tendo descoberto esses materiais e detalhado sua estrutura, nós agora poderemos trabalhar nos próximos passos: descobrir uma rota sintética alternativa para baixar as pressões de transição e controlar a estabilidade desses materiais metaestáveis para usá-los em condições ambiente," disse o Dr. Yoo.

Bateria de alta pressão

O objetivo é de fato viável: foi usando a mesma técnica de alta pressão que foram produzidos os primeiros diamantes artificiais, que hoje podem ser produzidos em condição ambiente por meio de um processo chamado deposição de vapor químico.

O armazenamento de energia mecânica na forma de energia química tem várias aplicações possíveis.

Além das baterias, as possibilidades futuras incluem a criação de uma nova classe de materiais energéticos, combustíveis, materiais super-oxidantes para destruição de agentes químicos e biológicos e até supercondutores de alta temperatura.

Bibliografia:

Two- and three-dimensional extended solids and metallization of compressed XeF2
Minseob Kim, Mathew Debessai, Choong-Shik Yoo
Nature Chemistry
04 July 2010
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nchem.724




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