O estado sólido pode ser a próxima fronteira quando se trata de tecnologia de baterias para veículos elétricos (EV), mas uma equipe de cientistas australianos fez grandes progressos no desenvolvimento de baterias quânticas de próxima geração que podem carregar ainda mais rápido – e até mesmo sem fio em longas distâncias.
Marcando um grande passo em direção ao futuro do armazenamento de energia, uma equipe liderada pela Organização de Pesquisa Científica e Industrial da Commonwealth (CSIRO) revelou o que afirma ser a primeira bateria quântica de prova de conceito do mundo – uma tecnologia que poderá um dia reduzir drasticamente os tempos de carregamento de veículos elétricos.
A Agência Nacional de Pesquisa Científica e Inovação da Austrália, em colaboração com a Universidade RMIT e a Universidade de Melbourne, demonstrou um protótipo funcional capaz de carregar, armazenar e descarregar energia usando a mecânica quântica em vez da química tradicional.
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Embora ainda esteja em sua infância, a CSIRO afirma que a tecnologia poderá eventualmente sustentar veículos elétricos e dispositivos de consumo da próxima geração com capacidades de carregamento quase instantâneo.
“Minha ambição final é um futuro onde possamos carregar carros elétricos muito mais rápido do que carros movidos a combustível, ou carregar dispositivos sem fio em longas distâncias”, disse o Dr. James Quach, chefe de ciência e tecnologia quântica da CSIRO.
Como funcionam as baterias quânticas
Ao contrário das atuais baterias de íons de lítio – que dependem de reações químicas – as baterias quânticas aproveitam fenômenos quânticos como superposição e emaranhamento.
O protótipo desenvolvido pela equipe australiana usa uma microcavidade orgânica multicamadas e é carregado sem fio via laser, destacando o potencial de transferência de energia sem cabos no futuro.
Uma das descobertas mais fascinantes é como a bateria se comporta à medida que aumenta de tamanho.
“Nossas descobertas confirmam um efeito quântico fundamental que é completamente contra-intuitivo: as baterias quânticas carregam mais rápido à medida que ficam maiores. As baterias de hoje não funcionam assim”, disse o Dr. Quach.
Esta propriedade contra-intuitiva pode ser fundamental para permitir o carregamento rápido de sistemas maiores, incluindo veículos eléctricos.
“Este estudo confirma o potencial emocionante das baterias quânticas para armazenar energia rapidamente e com eficiência sem precedentes”, acrescentou o Dr.
Significado de veículo elétrico
Se desenvolvidas com sucesso para uso comercial, as baterias quânticas poderão resolver uma das maiores barreiras à adoção de veículos elétricos: os tempos de carregamento.
Em vez de ter de esperar 20 a 40 minutos num carregador rápido DC – ou horas em casa com uma tomada AC – os futuros veículos eléctricos equipados com baterias quânticas poderiam, teoricamente, carregar em segundos ou minutos, ainda mais rápido do que reabastecer um carro a gasolina ou diesel.
Existe também o potencial para carregamento sem fio em longas distâncias, eliminando completamente a necessidade de infraestrutura física de carregamento.
Ainda há um longo caminho a percorrer
Apesar deste avanço, uma bateria quântica totalmente funcional ainda está longe de ser produzida.
O protótipo atual demonstrou capacidades de desempenho promissoras, incluindo a capacidade de reter a energia armazenada milhões de vezes mais do que o tempo de carregamento.
A equipe utilizou técnicas avançadas de espectroscopia para confirmar o comportamento de carregamento do protótipo, mostrando que ele retém suas reservas de energia seis ordens de magnitude a mais do que o tempo de carregamento.
No entanto, ainda existem grandes obstáculos a superar.
“O próximo passo para as baterias quânticas agora é estender seu tempo de armazenamento de energia”, disse o Dr.
“Se conseguirmos superar essa barreira, estaremos mais perto de uma bateria quântica comercialmente viável.”
A imagem maior
A CSIRO disse que está atualmente procurando parceiros da indústria para ajudar a desenvolver ainda mais a tecnologia de baterias quânticas.
Assim, embora a comercialização esteja provavelmente a anos de distância, esta investigação confirma previsões teóricas importantes e fornece um vislumbre de um futuro onde o armazenamento de energia será mais rápido, mais eficiente e potencialmente sem fios.
Para a indústria automóvel, poderá representar uma mudança fundamental – não só melhorando as velocidades de carregamento dos veículos eléctricos, mas também redefinindo a forma como os veículos são movidos.
“Nosso dispositivo de prova de conceito demonstra carregamento e armazenamento de energia rápidos e escalonáveis em temperatura ambiente, estabelecendo as bases para soluções de energia de próxima geração”, disse o Dr.
“Embora ainda haja muito trabalho a ser feito na pesquisa de baterias quânticas, demos um passo importante para concretizar as possibilidades”, disse ele.
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