Bateria de cimento promete armazenar energia no prédio inteiro

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/05/2021

Imagine edifícios inteiros capazes de armazenar energia, como uma bateria gigante, no próprio concreto de que ele é feito.
[Imagem: Yen Strandqvist/Chalmers University of Technology]

Armazenar energia no concreto

Imagine usar a própria estrutura da sua casa, de prédios inteiros, e mesmo de construções como pontes e viadutos, para armazenar energia, transformando a construção toda em uma bateria gigantesca.

Essa visão começou a tomar forma, graças ao trabalho de Emma Zhang e Luping Tang, da Universidade Chalmers de Tecnologia, na Suécia.

Os dois pesquisadores estão construindo os primeiros protótipos de um tipo inédito de bateria: uma bateria recarregável de cimento.

Assim como em outra demonstração recente, na qual o cimento tornou-se capaz de conduzir eletricidade e gerar calor, a técnica começa com a adição de pequenas fibras de carbono ao cimento (0,5% em volume), para melhorar sua condutividade elétrica - com um ganho adicional de uma maior resistência à flexão.

Fazer uma bateria recarregável, contudo, exige mais do que simplesmente conduzir eletricidade. Para isso, a dupla incorporou ao cimento uma malha de fibra de carbono revestida de metal. Depois de uma série de experimentações, eles obtiveram os melhores resultados usando ferro para o anodo e níquel para o catodo.

Protótipo da bateria de cimento construída pelos pesquisadores.
[Imagem: Chalmers University of Technology]

Bateria recarregável de cimento

Os primeiros protótipos da bateria recarregável à base de cimento alcançaram uma densidade de energia média de 7 watts por metro quadrado (Wh/m2), ou 0,8 watts por litro (Wh/L).

A densidade de energia ainda é baixa em comparação com as baterias comerciais, mas essa limitação pode ser superada graças ao grande volume no qual a bateria pode ser construída quando usada em edifícios - a densidade de energia é usada para expressar a capacidade de uma bateria, e uma estimativa conservadora indica que o desempenho da nova bateria pode ser mais de 10 vezes superior.

"Os resultados dos primeiros experimentos investigando a tecnologia de bateria de concreto mostraram um desempenho muito baixo, então percebemos que tínhamos que pensar fora da caixa, para chegar a outra maneira de produzir os eletrodos. Esta ideia particular que desenvolvemos - que também é recarregável - nunca foi explorada antes. Agora temos uma prova de conceito em escala de laboratório," contou Emma Zhang.

Mesmo que os desenvolvimentos futuros não atendam às expectativas dos pesquisadores, eles acreditam que já se pode pensar na tecnologia em aplicações como iluminação a LED, disponibilização de conexões sem fio ou mesmo na criação do que eles chamam de "concreto funcional", no qual a tecnologia de armazenamento de energia traria uma proteção catódica contra a corrosão.

"Também poderia ser acoplada a painéis de células solares, por exemplo, para fornecer eletricidade e se tornar a fonte de energia para sistemas de monitoramento em rodovias ou pontes, onde sensores operados por uma bateria de concreto poderiam detectar rachaduras ou corrosão," acrescentou Zhang.

Esquema de funcionamento da bateria de cimento.
[Imagem: Zhang/Tang - 10.3390/buildings11030103]

Durabilidade

É preciso reconhecer, porém, que ideia ainda está em um estágio muito inicial. As questões técnicas que ainda precisam ser resolvidas antes de se pensar na comercialização das baterias de cimento incluem o aumento da vida útil da bateria, o aumento do número de ciclos de carga e descarga e o desenvolvimento de técnicas de reciclagem do concreto ao fim da vida útil.

"Como a infraestrutura de concreto geralmente é construída para durar cinquenta ou até cem anos, as baterias precisariam ser refinadas para corresponder a isso, ou para serem mais fáceis de trocar e reciclar quando sua vida útil terminar. Por agora, isso oferece um grande desafio do ponto de vista técnico," reconheceu Zhang.

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