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Pesquisadores da Universidade de Queensland e do Graphene Manufacture Group (GMG), ambos da Austrália, desenvolveram uma bateria de íons de alumínio que pode ser carregada 60 vezes mais rápido do que uma bateria comum de íons de lítio, além de ter uma capacidade para reter energia três vezes maior. Segundo os cientistas, as baterias de alumínio também são mais seguras, não apresentam superaquecimento espontâneo, são completamente recicláveis e mais sustentáveis que as atuais células de energia feitas de lítio. Nas novas baterias, os pesquisadores usam nanotecnologia para inserir átomos de alumínio dentro de pequenas perfurações no grafeno. Isso faz com que elas sejam capazes de fornecer muito mais densidade energética do que as baterias convencionais. “O alumínio carrega uma bateria tipo moeda em dez segundos. É tão rápido que é basicamente um supercapacitor”, afirma o diretor do GMG, Craig Nicol. Adaptáveis De acordo com os executivos do GMG, as células de energia de íons de alumínio são totalmente adaptáveis à tecnologia usada atualmente pela indústria de veículos elétricos.”As nossas baterias terão a mesma forma e voltagem que as células de íons de lítio atuais e também podemos mudá-las facilmente caso seja necessário”, explica Nicol. Outras iniciativas também utilizam o alumínio como matéria-prima para a fabricação de células de energia mais eficientes. Pesquisadores da Universidade de Cornell, nos EUA, desenvolveram baterias de alumínio capazes de suportar até 10 mil ciclos de carga e descarga, com uma vida útil 20 vezes maior do que a de uma bateria convencional. Ao contrário dos pesquisadores australianos, que preferiram perfurar pedaços de grafeno para depositar átomos de alumínio, os cientistas norte-americanos apostaram em um substrato de fibras de carbono entrelaçadas para potencializar o desempenho das baterias. “Nós encontramos uma maneira de fazer orifícios no grafeno e de armazenar átomos de alumínio mais próximos uns dos outros. Com esses furos, os átomos grudam no grafeno e ele se torna muito mais denso, como uma bola de boliche em um colchão”, compara Craig Nicol. Mais vantagens Além das vantagens técnicas sobre as células de íons de lítio, as baterias de alumínio trazem benefícios econômicos e ambientais. Como são feitas basicamente com folhas de alumínio reciclável, líquido ionizante e ureia, seu processo de fabricação é ecologicamente menos agressivo. Outro atrativo seriam os custos de produção. A tonelada do lítio comercializada mundialmente subiu de US$ 1.460 (cerca de R$ 8 mil) para US$ 13 mil (R$ 70 mil) entre 2005 e 2021. No mesmo período, a tonelada do alumínio aumentou de US$ 1.730 (R$ 9 mil) para pouco mais de US$ 2.100 (R$ 11 mil). O GMG deve lançar as primeiras baterias tipo moeda de íons de alumínio até o final deste ano. “Ainda não estamos vinculados a grandes marcas, mas essa bateria certamente poderia estar em um iPhone e carregá-lo em segundos”, afirma Nicol. Porém, a utilização de baterias de alumínio em veículos elétricos deve demorar um pouco mais. Segundo os executivos da empresa, células de energia com capacidades maiores só devem chegar ao mercado mundial no começo de 2024. fontes: rechargenews, canaltech

Esta imagem ampliada mostra o alumínio depositado nas fibras de carbono em um eletrodo da bateria. A ligação química torna o eletrodo mais espesso e sua cinética mais rápida, resultando em uma bateria recarregável que é mais segura, mais barata e mais sustentável do que as baterias de íons de lítio. [Imagem: Jingxu Zheng et al. - 10.1038/s41560-021-00797-7] Ciclos de carga e descarga Existe um "número mágico" no campo das baterias que estabelece que é necessário que uma bateria suporte 1.000 ciclos de carga e descarga para que ela seja comercialmente viável. É claro que existem no mercado muitas baterias de baixa qualidade, que não chegam nem perto disso, mas uma vida útil de 1.000 ciclos é a qualidade mínima exigida para que marcas reconhecidas se decidam a colocar seu logo sobre um produto. Brevemente, no entanto, toda essa discussão deverá ser feita em um outro patamar, uma vez que Jingxu Zheng e seus colegas da Universidade de Cornell, nos EUA, fizeram uma verdadeira mágica nesse número mágico. Zheng construiu uma bateria à base de alumínio e zinco que alcançou 10.000 ciclos de carga e descarga sem perder capacidade. Esse novo tipo de bateria pode ser uma alternativa mais segura e mais ecologicamente correta às baterias de íons de lítio, que atualmente dominam o mercado. Bateria de alumínio Entre as vantagens de usar o alumínio para fabricar baterias está o fato de que ele é um elemento muito mais abundante na crosta terrestre do que o lítio, o que o torna mais barato. E, sendo trivalente e leve, ele tem capacidade de armazenar mais energia do que muitos outros metais. No entanto, tem-se mostrado difícil integrar o alumínio nos eletrodos das baterias porque ele reage quimicamente com o separador de fibra de vidro, que divide fisicamente os polos positivo e negativo, fazendo com que a bateria entre em curto-circuito e pife. A solução encontrada por Zheng foi projetar um substrato de fibras de carbono entrelaçadas que formam uma ligação química ainda mais forte com o alumínio. Quando a bateria é carregada, o alumínio é depositado na estrutura de carbono por meio de ligações covalentes muito fortes, com um compartilhamento de pares de elétrons entre os átomos de alumínio e os átomos de carbono. Enquanto os eletrodos das baterias recarregáveis convencionais são apenas bidimensionais, esta técnica usa uma arquitetura tridimensional - ou não-planar - e cria uma camada de alumínio mais consistente e mais profunda, que pode ser controlada com precisão, segundo os pesquisadores. Os protótipos de baterias com o anodo de alumínio construídos pela equipe puderam ser carregadas e descarregadas - em condições práticas - mais de dez vezes mais do que outras baterias similares. Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=bateria-aluminio-recarregada-10-000-vezes&id=010115210409

O alumínio tem aplicações em quase todas as áreas. [Imagem: Stefan Schweihofer/Pixabay] Alumínio enferruja? Apesar de ser o metal mais abundante na Terra, constituindo mais de 8% da massa terrestre, o alumínio só foi descoberto na década de 1820, pelo físico dinamarquês Hans Christian Orsted. Isso é parcialmente explicado porque o alumínio puro não existe na natureza, uma vez que ele se liga facilmente a outros elementos como o oxigênio. Por isso não deixa de ser surpreendente que a pergunta que dá título a este artigo seja tão repetida - e frequentemente mal respondida. Será que o alumínio não enferruja mesmo? Acontece que isso é um equívoco. Veja o caso do ferro, de onde vem o termo "enferrujar": Quando ele é exposto à umidade e ao oxigênio, o ferro se converte em uma substância marrom-avermelhada quebradiça, que chamamos de ferrugem. Como o aço é uma liga, sendo o ferro seu principal ingrediente, o aço também enferruja. Embora outros metais sofram corrosão quando expostos ao oxigênio ou à água, na verdade eles não enferrujam. Pense na fina camada verde que se forma nas cúpulas dos edifícios feitas de cobre, latão ou bronze: Os metais até mudam de cor, mas nunca se esfarelarão como o ferro. O alumínio fica no meio do caminho entre esses dois extremos. "O alumínio reage muito rapidamente ao oxigênio, criando uma fina camada de óxido de alumínio (Al2O3) em sua superfície externa, que impede que mais oxigênio chegue ao metal, protegendo-o," explica Casper van der Eijk, da Fundação para Pesquisa Científica e Industrial da Noruega. Isso, no entanto, não torna o alumínio invencível. O contato com a água salgada, por exemplo, pode resultar em pequenos orifícios que vencem a camada protetora de óxido. O alumínio também será corroído se for exposto a ambientes alcalinos, embora seja mais resistente a ácidos, podendo suportar refrigerantes com pH menor do que três. "Portanto, o alumínio não é adequado para ser combinado com concreto úmido. Quando o cimento Portland é hidratado com água para fazer concreto, ele produz hidróxido de cálcio muito alcalino, que pode causar rachaduras no alumínio," observa Van der Eijk. A bauxita é um mineral terroso, aqui explorada em Paragominas, no Pará. [Imagem: Roberto Ribeiro/Hydro] Extração e reciclagem do alumínio Assim, apesar de oxidar, o alumínio é durável e tem outras vantagens, como poder ser infinitamente reciclado, com uma baixa perda de material. "Essa propriedade de reciclabilidade infinita levou a uma situação em que hoje cerca de 75% das quase um bilhão de toneladas de alumínio já produzidas ainda estão em uso produtivo," cita Van der Eijk. Mas esse sucesso na reciclabilidade tem suas razões econômicas, já que requer até 95% menos energia para reciclar o alumínio do que para produzir o metal primário a partir do minério extraído das minas, uma rocha sedimentar chamada bauxita. E, como a referência básica do valor do metal é estabelecido a partir deste último custo de produção, reciclar alumínio é um ótimo negócio. No entanto, ainda permanecem dúvidas sobre a sustentabilidade da produção de alumínio, sobretudo sobre o consumo gigantesco de energia. "São necessários cerca de quatro quilogramas de bauxita para produzir um quilograma de alumínio metálico. Após a extração do minério de bauxita, extrai-se o óxido de alumínio. Em seguida, o alumínio e o oxigênio são separados por uma corrente elétrica que passa por uma solução fundida de alumina e do mineral criolita [Na3AlF6], que dissolve os óxidos minerais. Atualmente, cada quilograma de alumínio metálico produzido gera mais de um quilograma de lama vermelha, que acaba em aterros sanitários. E a eletrólise deve ser feita sem emissões de CO2," comentou Van der Eijk. Alumínio mais verde Há vários esforços para tornar a produção de alumínio mais ambientalmente amigável, tendo sido um deles chefiado por Van der Eijk, um projeto financiado pela União Europeia chamado ENSUREAL (sigla em inglês para Produção de Alumina Ambientalmente Sustentável e com Eficiência de Recursos). O projeto ajustou o processo de produção padrão descrito acima pelo pesquisador - chamado processo de Pedersen - para aceitar minérios de teor mais baixo de alumínio contido, ao mesmo tempo em que substituiu materiais derivados de petróleo por hidrogênio e biocarbono, criando ao mesmo tempo subprodutos úteis, como materiais de construção. "Há muito tempo o alumínio é apelidado de 'metal verde'; embora ele ainda não esteja totalmente à altura desse nome, estou confiante de que ele continua sendo a chave para a economia circular," concluiu Van der Eijk. Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=por-que-aluminio-nao-enferruja&id=010170221206#.Y49_qn3MKUk