Cientistas em Indiana foram investigar como baterias do pólen das abelhas poderiam ser usadas como uma alternativa ao grafite nas baterias de lítio-íon de hoje. Enquanto a pesquisa esta ainda muito preliminar, os resultados iniciais sugerem que as estruturas do pólen derivado da natureza poderiam fornecer um substituto eficiente, renovável ao grafite, e um que é capaz de fornecer um desempenho superior da bateria.
“Eu comecei a olhar o pólen quando minha mãe me disse que tinha desenvolvido os sintomas da alergia de pólen cerca de dois anos atrás”, disse o pesquisador Jiliang Tang, da Universidade Purdue. “Eu estava fascinado pela beleza e diversidade das micro estruturas dele. Mas a ideia de usá-los como ânodos de bateria realmente não desenvolveu até que eu comecei a trabalhar em pesquisa de bateria e aprendi mais sobre carbonização de biomassa.”
Diferente da suposta baterias do pólen das abelhas, as baterias têm dois eletrodos, chamados um cátodo (polo positivo) e um ânodo (polo negativo). Quando os dois são ligadas por um fio, os elétrons fluem ao longo do circuito formado, produzindo uma corrente de eletricidade.
Na maioria das baterias de lítio-íon, o tipo que está presente nos dispositivos digitais de energia como smartphones e computadores portáteis, os ânodos são feitos de grafite. E foi assim desde 1991, quando as baterias de lítio-íon foram desenvolvidas, porém o grafite possui suas limitações, tanto em termos de armazenamento e tensões físicas, então pesquisadores médios estão sempre à procura de um substituto melhor.
“Nossos resultados demonstraram que o pólen renovável poderia produzir arquiteturas de carbono para aplicações nos ânodos em dispositivos de armazenamento de energia”, disse um membro da equipe, Vilas Pol.
Especificamente, para desenvolver a baterias do pólen das abelhas os pesquisadores estão interessados em dois tipos de pólen sintéticos que derivam de fontes naturais: o pólen de abelha e pólen de taboa(uma planta hidrófila). “Ambos estão disponíveis em abundância”, disse Pol. “A intenção é que queremos aprender alguma coisa com a natureza que poderia ser útil na criação de melhores baterias com matéria-prima renovável.”
Os investigadores pegaram amostras naturais de cada variedade de pólen e processaram-nos em uma câmara cheia com gás árgon, a alta temperatura, utilizando um procedimento denominado pirólise. Enquanto o pólen de abelha – visto na imagem acima – é uma mistura de diferentes tipos de pólen coletado pelas abelhas, o pólen de taboa têm a mesma forma.
A pirólise produziu carbono puro na forma original a partir das partículas de pólen. O aquecimento adicional, na presença de oxigênio, em seguida, formou poros nas estruturas de carbono para ajudar a aumentar a sua capacidade de armazenamento de energia.
Em testes da baterias do pólen das abelhas com os ânodos de pólen, recarregando uma bateria por 10 horas resultou em uma carga completa, e apenas uma hora de carga resultou em mais de metade da carga total. O pólen de taboa teve um desempenho melhor do que o pólen de abelha, resultando uma alta capacidade de 590 miliamperes/hora por grama em testes a 50 graus Celsius e 382 mAh/g a 25 graus Celsius
“A capacidade teórica do grafite é 372 miliamperes/hora por grama, e conseguimos 200 mAh/g após 1 hora de carregamento”, disse Pol.
Ainda é cedo, mas os pesquisadores tem intenção de seguir no próximo estudo sobre baterias do pólen das abelhas, como uma bateria completa com um cátodo comercial “Estamos apenas na introdução de um conceito fascinante aqui”, disse Pol. “Mais pesquisas são necessárias para determinar como a prática poderia ser.”
Os resultados estão publicados no Scientific Reports.
Fonte: Science Alert
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