Su-Il In, professor do Instituto de Ciência e Tecnologia do Instituto de Tecnologia Daegu Gyeongbuk, na Coreia do Sul, apresentou os seus resultados na reunião de primavera da Sociedade Química Americana (ACS), noticiou na quarta-feira a agência Europa Press.
A necessidade de recarregar frequentemente as baterias de iões de lítio não é apenas um incómodo. Isto limita a utilidade de tecnologias que dependem destas baterias, como drones e equipamentos de deteção remota.
Além disso, as baterias são prejudiciais para o ambiente: a extração de lítio consome muita energia e a eliminação inadequada das baterias de iões de lítio pode poluir os ecossistemas.
Com a crescente omnipresença de dispositivos, centros de dados e outras tecnologias de computação, a procura por baterias de longa duração está a aumentar.
A evolução nas baterias de iões de lítio dificilmente serão a solução para este desafio, de acordo com Su-Il In.
"O desempenho das baterias de iões de lítio está quase saturado", frisou o professor que investiga as futuras tecnologias energéticas.
Como alternativa, as baterias nucleares geram energia aproveitando partículas de alta energia emitidas por materiais radioativos.
Nem todos os elementos radioativos emitem radiação prejudicial aos organismos vivos, sendo que alguns tipos de radiação podem ser bloqueados por determinados materiais.
Por exemplo, as partículas beta (também conhecidas como raios beta) podem ser bloqueadas por uma fina folha de alumínio, fazendo das baterias betavoltaicas uma alternativa potencialmente segura às baterias nucleares, de acordo com o estudo, citado pelo EurekaAlert.
Investigadores geraram um protótipo de uma bateria betavoltaica utilizando carbono-14, uma forma instável e radioativa de carbono chamada radiocarbono.
"Decidi utilizar um isótopo radioativo de carbono porque só gera raios beta", explicou In.
Além disso, o radiocarbono, um subproduto das centrais nucleares, é barato, fácil de obter e de reciclar. E como o radiocarbono se degrada muito lentamente, uma bateria alimentada por ele poderia, em teoria, durar milénios.
Numa bateria betavoltaica típica, os eletrões atingem um semicondutor, resultando na produção de eletricidade. Os semicondutores são um componente essencial nas baterias betavoltaicas, pois são os principais responsáveis pela conversão de energia.
Os cientistas estão, por isso, a explorar materiais semicondutores avançados para alcançar uma maior eficiência de conversão de energia, ou seja, quão eficazmente uma bateria pode converter eletrões em eletricidade utilizável.
Para melhorar significativamente a eficiência de conversão de energia do novo design, In e a sua equipa utilizaram um semicondutor à base de dióxido de titânio.
Este material, habitualmente utilizado nas células solares, foi sensibilizado com um corante à base de ruténio. Fortaleceram a ligação entre o dióxido de titânio e o corante, utilizando um tratamento com ácido cítrico. Quando os raios beta do radiocarbono colidem com o corante à base de ruténio tratado, ocorre uma cascata de reações de transferência de eletrões, denominada avalanche de eletrões. A avalanche viaja então através do corante, e o dióxido de titânio recolhe eficientemente os eletrões gerados.
A nova bateria contém também radiocarbono no ânodo e no cátodo sensibilizados por corante. Ao tratar ambos os elétrodos com o isótopo radioativo, os investigadores aumentaram a quantidade de raios beta gerados e reduziram a perda de energia da radiação beta relacionada com a distância entre as duas estruturas.
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