O estado sólido pode ser a próxima fronteira quando se trata de tecnologia de baterias para veículos elétricos (EV), mas um grupo de cientistas australianos já está bem avançado no desenvolvimento de baterias quânticas de próxima geração que podem carregar ainda mais rápido – e até mesmo em longas distâncias sem fio.
Marcando um grande passo em direção ao futuro do armazenamento de energia, um grupo liderado 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 EV.
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, o 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 a gasolina, ou carregar dispositivos em longas distâncias sem fio”, disse o Dr. James Quach, líder de ciência e tecnologias quânticas da CSIRO.
Como funciona uma bateria quântica
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 por meio de um laser, destacando o potencial de transferência de energia sem cabos no futuro.
Uma das descobertas mais intrigantes é como a bateria se comporta à medida que aumenta.
“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.
“A pesquisa valida o potencial emocionante das baterias quânticas para armazenamento de energia rápido e eficiente sem precedentes”, acrescentou o Dr.
O que isso significa para os VEs
Se desenvolvidas com sucesso para uso comercial, as baterias quânticas poderão resolver uma das maiores barreiras à adoção de VE: o tempo de carregamento.
Em vez de esperar 20 a 40 minutos num carregador rápido DC – ou horas em casa com uma tomada AC – os futuros VE equipados com baterias quânticas poderiam, teoricamente, carregar em segundos ou minutos, potencialmente ainda mais rápido do que reabastecer um carro movido a gasolina ou diesel.
Também existe potencial para carregamento sem fio em longas distâncias, eliminando completamente a necessidade de infraestrutura de carregamento físico.
Ainda há um longo caminho pela frente
Apesar do avanço, as baterias quânticas totalmente funcionais ainda estão muito longe da produção.
O protótipo atual demonstrou um comportamento promissor, incluindo a capacidade de reter a energia armazenada milhões de vezes mais do que a duração do carregamento.
A equipa de investigação utilizou técnicas avançadas de espectroscopia para confirmar o comportamento de carregamento do protótipo, que mostrou que este retinha a energia armazenada durante seis ordens de magnitude mais tempo do que o necessário para carregar.
No entanto, ainda existem grandes obstáculos a superar.
“O próximo passo para as baterias quânticas agora é estender o tempo de armazenamento de energia”, disse o Dr. Quach.
“Se conseguirmos superar esse obstáculo, estaremos um pouco mais perto de baterias quânticas comercialmente viáveis.”
A imagem maior
A CSIRO afirma que agora está buscando parceiros da indústria para ajudar a desenvolver ainda mais a tecnologia de baterias quânticas.
Assim, embora a comercialização possa estar a anos de distância, a investigação confirma previsões teóricas importantes e proporciona 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 apenas melhorar as velocidades de carregamento dos VE, mas também redefinir a forma como os veículos são alimentados.
“Nosso dispositivo de prova de conceito apresenta carregamento rápido e escalável e armazenamento de energia em temperatura ambiente, estabelecendo as bases para soluções de energia de última geração”, disse o Dr. Quach.
“Embora ainda haja muito trabalho a ser feito na pesquisa de baterias quânticas, demos um passo importante no sentido de concretizar as possibilidades”, disse ele.
