Nova bateria de longa vida terá durabilidade de décadas

Utilizando as mesmas técnicas de fabricação de chips de computadores, pesquisadores de várias universidades, trabalhando conjuntamente, criaram um novo dispositivo capaz de converter baixos níveis de radiação em eletricidade. O componente é um diodo de silício poroso que possui uma propriedade chamada betavoltaica.
Embora produza apenas um milésimo da potência das baterias e pilhas químicas, o novo conceito, batizado de betabateria, é mais eficiente e potencialmente muito mais barato e fácil de ser produzido. Quando totalmente desenvolvido, ele poderá ser uma solução definitiva para baterias de vida útil extremamente longa.
Sensores de longa duração para serem incorporados no interior de estruturas como pontes e viadutos, equipamentos de monitoramento climático em locais desabitados e satélites artificiais são apenas alguns dos exemplos de aplicações para estas baterias de longa duração.
O segredo da nova bateria está na natureza duradoura de seu principal componente, o trítio, um isótopo de hidrogênio que libera elétrons em um processo chamado decaimento beta. Os novos semicondutores de silício poroso geram eletricidade absorvendo elétrons, da mesma forma que as células solares geram eletricidade absorvendo fotões.
A betabateria não é a primeira a funcionar a partir de uma fonte radioativa, nem mesmo a primeira a utilizar trítio. Os cientistas vêm tentando converter radiação em eletricidade desde a invenção do transístor, há mais de 50 anos atrás. A criação de junções entre quantidades de um material rico em electrões e outro com falta, é a base do funcionamento de quase todos os componentes electrônicos.
Mas a nova bateria tem duas vantagens básicas: ela é extremamente fina, medindo menos de meio milímetro de espessura e tem altíssimo rendimento. No interior do material, os cientistas construíram uma rede de poros, o que aumentou enormemente a área superficial do silício, criando um componente que é 10 vezes mais eficiente do que os projetos anteriores de baterias planas que funcionam a partir de elétrons com decaimento beta.
"O trítio emite somente partículas beta de baixa energia (electrões), que podem ser barrados por blindagens muito finas, tal como uma folha de papel," explica Larry Gadeken, um dos autores da pesquisa, querendo destacar que o termo radiação não oferece riscos à saúde humana.
Mesmo se a nova bateria exigir uma embalagem hermeticamente fechada, tudo o que será necessário será um invólucro de plástico duro que conterá o trítio em sua própria estrutura. Ao contrário da pasta química das pilhas comuns, o plástico nunca irá "vazar".
"A configuração porosa tridimensional é excelente para absorver essencialmente toda a energia cinética da fonte de elétrons," afirmou Nazir Kherani, outro membro da equipe. Ao invés de absorver elétrons apenas na camada superficial do material, os canais profundos do silício poroso acomodam uma quantidade muito maior de radiação. Nos testes feitos pelos cientistas, quase todos os elétrons emitidos durante o decaimento beta do trítio foram absorvidos.
A betabateria poderá se mostrar insubstituível em tarefas onde a capacidade de fornecimento de energia das baterias químicas é limitada. Os dispositivos são robustos, operam bem entre -100° e +150° C, e poderão nunca precisar ser trocadas durante a vida útil do equipamento que forem abastecer.
A pesquisa reuniu cientistas da Universidade e do Instituto de Pesquisas de Rochester, Estados Unidos, e da Universidade de Toronto, Canadá. Para desenvolver e comercializar as betabaterias os cientistas criaram a empresa BetaBatt.