Bateria de íons hidreto
Cientistas conseguiram construir o primeiro protótipo funcional de uma bateria de íons de hidrogênio – íons hidreto, ou H-.
Enquanto a maioria das baterias atuais se baseia no movimento de íons positivos (cátions), como o lítio (Li+), as baterias de hidreto funcionam com um íon negativo: o H-.
Esse conceito radical de usar um átomo de hidrogênio com um elétron extra como transportador de carga abre caminho para uma revolução na densidade de energia e na segurança das baterias, tornando esta uma das mais promissoras apostas para a próxima geração de armazenamento de energia.
Mas também é uma das mais desafiadoras, uma vez que até hoje ninguém havia conseguido sintetizar um eletrólito adequado, o meio responsável por conduzir os íons de um polo ao outro da bateria, gerando a corrente elétrica. E a falta de um eletrólito eficiente na condução dos íons negativos, com estabilidade térmica e compatibilidade com os eletrodos, vinha impedindo a realização desse tipo de bateria.
Jirong Cui e colegas do Instituto de Físico-Química de Dalian, na China, conseguiram agora finalmente vencer esse desafio, e já demonstraram a viabilidade do seu eletrólito de íons hidreto em um protótipo funcional da bateria de hidrogênio.
Eletrólito para bateria de hidrogênio
A equipe criou um eletrólito composto, seguindo uma arquitetura núcleo-casca, onde uma fina camada externa de hidreto de bário (BaH2) encapsula um núcleo de hidreto de cério (CeH3) – o composto é chamado CeH3@BaH2.
Essa estrutura aproveita a alta condutividade de íons hidreto do CeH3 e a estabilidade do BaH2, permitindo a rápida condução de íons hidreto à temperatura ambiente, juntamente com alta estabilidade térmica e eletroquímica.
Os pesquisadores construíram um protótipo de bateria de íons hidreto totalmente de estado sólido usando o hidreto de alumínio e sódio (NaAlH4), um material clássico de armazenamento de hidrogênio, como componente ativo do cátodo. O eletrodo positivo da bateria apresentou uma capacidade de descarga inicial de 984 mAh/g à temperatura ambiente.
Em uma configuração empilhada, a tensão operacional atingiu 1,9 V, alimentando uma lâmpada de LED, apontando para aplicações práticas. A durabilidade, contudo, ainda é um problema, com a capacidade de armazenamento caindo para 402 mAh/g após apenas 20 ciclos.
Densidade altíssima
É apenas o primeiro protótipo, que deverá melhorar muito com a pesquisa de novos materiais e novas combinações de eletrólitos e eletrodos.
E vale a pena. O hidrogênio é o elemento mais abundante do Universo, tornando-o potencialmente muito barato e virtualmente inesgotável, ao contrário do lítio. Além disso, o íon hidreto é extremamente leve, o que abre caminho para que as baterias atinjam uma densidade de energia altíssima – ou seja, armazenar mais energia em menos peso.
A segurança é outro ponto-chave. Diferente das baterias de íons lítio, as baterias de hidreto podem ser projetadas para serem mais estáveis e menos propensas a reações perigosas.
Mas também há riscos, já que os íons hidreto têm uma altíssima reatividade. Por ser um íon negativo com um elétron extra, ele é extremamente instável e propenso a reagir com outros materiais, exigindo seu encapsulamento em outros compostos, como a equipe chinesa fez agora.
Bibliografia:
Artigo: A room temperature rechargeable all-solid-state hydride ion battery
Autores: Jirong Cui, Ren Zou, Weijin Zhang, Hong Wen, Jinyao Liu, Shangshang Wang, Shukun Liu, Hetong Chen, Wei Liu, Xiaohua Ju, Weiwei Wang, Tao Gan, Jiong Li, Jianping Guo, Teng He, Hujun Cao, Ping Chen
Revista: Nature
DOI: 10.1038/s41586-025-09561-3