Bateria de Marte gera energia usando gases do planeta vermelho

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/10/2024

Princípio de funcionamento da bateria de Marte, que tira proveito dos gases da atmosfera marciana.
[Imagem: Xiao et al. - 10.1016/j.scib.2024.06.033]

Bateria de Marte

Talvez os astronautas e eventuais exploradores de Marte não precisem se preocupar em levar as pesadas baterias tradicionais para alimentar seus equipamentos e veículos: O próprio planeta vermelho pode se tornar uma bateria.

Xu Xiao e colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia da China desenvolveram uma bateria que usa os gases da atmosfera da Marte como "combustível".

Essa abordagem reduz significativamente o peso da bateria, tornando-a mais adequada para missões espaciais. Uma vez esgotada, a bateria pode ser recarregada usando energia solar, preparando-a para ser usada novamente.

Além disso, a equipe simulou as condições da superfície marciana, incluindo as largas flutuações de temperatura, para desenvolver um sistema de bateria para Marte que forneça uma saída de energia contínua - baterias tipicamente descarregam muito rapidamente em temperaturas muito frias.

"Como um sistema especial de armazenamento de energia, a bateria de Marte é alimentada por uma atmosfera realista de Marte, apresentando uma alta densidade de energia de 373,9 Wh kg^-1 e um longo ciclo de vida de mais de 1350 h, mesmo em uma temperatura baixa de 0 °C," escreveu a equipe.

(a-c) A bateria marciana produzindo energia elétrica em condições de luz e escuridão total. (d,e) Imagens em infravermelho síncronas. (f, g) As tensões de circuito aberto antes e depois do teste.
[Imagem: Xiao et al. - 10.1016/j.scib.2024.06.033]

Bateria de Li-CO₂

Marte apresenta um ambiente natural desafiador, caracterizado por uma variedade de componentes gasosos, entre os quais 95,32% de dióxido de carbono, 2,7% de nitrogênio, 1,6% de argônio, 0,13% de oxigênio e 0,08% de monóxido de carbono.

Além disso, a temperatura média no planeta é de -60 ºC, e as baterias que usamos aqui na Terra tipicamente não se dão bem com temperaturas abaixo de zero - os robôs e sondas espaciais levam aquecedores para manter suas baterias operacionais.

Por isso a equipe se voltou para uma bateria de lítio e dióxido de carbono (Li-CO₂), um sistema de armazenamento de energia capaz de gerar uma energia específica muito alta - teoricamente, esse tipo de bateria pode alcançar 1.876 Wh kg^-1.

Os processos de carga e descarga da bateria envolvem a formação e decomposição de carbonato de lítio, enquanto traços de oxigênio e monóxido de carbono na atmosfera marciana atuam como catalisadores da reação, acelerando significativamente a cinética de conversão do dióxido de carbono.

Vitórias e desafios

Mesmo operando a uma temperatura de 0 ºC, o protótipo construído pela equipe atingiu uma densidade de energia de 373,9 Wh kg^-1 e um ciclo de vida de carga/descarga de 1.375 horas, o que corresponde a aproximadamente dois meses marcianos de operação contínua.

A equipe afirmou que pretende avançar para o desenvolvimento de baterias de estado sólido viáveis para uso em futuras missões a Marte. Os desafios a vencer incluem a volatilização dos eletrólitos sob a baixa pressão da atmosfera marciana e a necessidade da criação de um mecanismo de gerenciamento térmico e barométrico.

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