Fotobateria para internet das coisas gera, converte e armazena energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 27/12/2023

A fotobateria recarrega-se com energia solar e libera energia suficiente para virtualmente qualquer aparelho da internet das coisas.
[Imagem: Robin Wessling]

Fotobateria monoliticamente integrada

Dispositivos em miniatura desenvolvidos sob o conceito de Internet das Coisas requerem fontes de energia tão compactas quanto possível para funcionarem de forma autônoma - e as baterias tradicionais não têm-se mostrado capazes de atender a todos os requisitos exigidos.

Com isto, duas alternativas têm despontado: Os nanogeradores triboelétricos, com seu conceito de colheita de energia do ambiente, e as baterias monoliticamente integradas, que geram, convertem e armazenam energia simultaneamente em um único sistema.

Foi este segundo conceito que Rodrigo Andrés e colegas da Universidade de Friburgo, na Alemanha, fizeram avançar agora, ao apresentar a primeira fotobateria monoliticamente integrada feita de materiais orgânicos que consegue atingir um potencial de 3,6 volts, o que a torna prática para praticamente qualquer aplicação.

Os pesquisadores desenvolveram um método escalonável para a fotobateria que lhes permite fabricar células solares orgânicas a partir de cinco camadas ativas. "O sistema atinge tensões relativamente altas de 4,2 volts com esta célula solar," explicou o professor Robin Wessling.

A equipe então combinou esta célula solar multijunção com uma assim chamada "bateria de íons duplos", que é capaz de ser carregada em altas correntes, ao contrário dos cátodos das baterias de lítio convencionais. Com um controle preciso da intensidade da iluminação e das taxas de descarga, uma fotobateria construída desta forma é capaz de carregar rapidamente - em menos de 15 minutos - e apresentar capacidades de descarga de até 22 miliamperes-hora por grama (mAh g^-1).

Tudo é feito com compostos orgânicos e a bateria funciona de modo diferente das tradicionais de íons de lítio.
[Imagem: Rodrigo Delgado Andrés et al. - 10.1039/d3ee01822a]

Em combinação com o potencial de descarga médio de 3,6 volts, as baterias orgânicas monolíticas podem fornecer uma densidade de energia de 69 miliwatts-hora por grama (mWh g^-1) e uma densidade de potência de 95 miliwatts por grama (mW g^-1). "Nosso sistema estabelece assim as bases para pesquisas mais aprofundadas e novos desenvolvimentos na área de fotobaterias orgânicas," disse Wessling.

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