Como funcionam as baterias - Adam Jacobson

Veja a lição completa: http://ed.ted.com/lessons/why-batteries-die-adam-jacobson

As baterias são um triunfo da ciência. Elas permitem que smartphones e outras tecnologias existam sem que fiquemos presos a um trançado infernal de cabos de energia. Mesmo assim, até as melhores baterias descarregam-se diariamente, perdendo lentamente a carga, até que finalmente se acabam. Por que isso acontece e, antes de mais nada, como nossas baterias armazenam tanta carga? Adam Jacobson explica os princípios básicos das baterias.

Lição de Adam Jacobson, animação de FOX Animation Domination High-Def.

Você provavelmente já passou por isso.

Seu telefone emite seu último
e melancólico "bipe"

e apaga no meio de sua ligação.

Nesse momento, talvez você sinta mais
vontade de jogar sua bateria longe

e dizer-lhe “palavras amáveis”,

mas as baterias são um triunfo da ciência.

Elas permitem que smartphones
e outras tecnologias existam

sem que fiquemos presos a um trançado
infernal de cabos de energia.

Mesmo assim, até as melhores baterias
descarregam-se diariamente,

perdendo carga lentamente,
até que finalmente se acabam.

Mas por que isso acontece

e, antes de mais nada, como nossas
baterias armazenam tanta energia?

Tudo começou nos anos 1780,
com dois cientistas italianos,

Luigi Galvani e Alessandro Volta,

e um sapo.

Diz a lenda que, enquanto Galvani
estudava a perna de uma rã,

ele roçou um instrumento de metal
contra um dos nervos da perna da rã,

fazendo com que seus músculos
tivessem um espasmo.

Galvani chamou isso
de eletricidade animal,

acreditando que um tipo de eletricidade
ficasse armazenado na essência da vida.

Mas Volta discordou,

argumentando que foi o próprio metal
que fez a perna se contorcer.

Por fim, o debate terminou
com a inovadora experiência de Volta.

Ele testou sua ideia com uma pilha
de camadas alternadas de zinco e cobre,

separadas por papel ou tecido,
embebidos em uma solução de água salgada.

O que aconteceu na pilha de Volta

é algo que hoje os químicos
chamam de oxidação e redução.

O zinco oxida,
ou seja, ele perde elétrons,

que, por sua vez, são absorvidos por íons
na água, num processo chamado de redução,

produzindo o gás hidrogênio.

Volta ficaria chocado
com o resultado final.

Ele achou que a reação
estivesse ocorrendo no cobre,

e não na solução.

No entanto, hoje honramos
a descoberta de Volta

ao chamarmos "volt" nossa
unidade-padrão de potencial elétrico.

Esse ciclo de oxidação-redução

gera um fluxo de elétrons
entre duas substâncias

e, se você colocar uma lâmpada
ou um aspirador de pó entre as duas,

eles receberão energia.

Desde o início do século 18, os cientistas
melhoram o projeto de Volta.

Eles substituíram a solução química
por pilhas secas com uma pasta química,

mas o princípio é o mesmo.

Um metal se oxida, liberando elétrons
que realizam trabalho

antes de serem absorvidos

por uma substância
que sofrerá redução.

Mas qualquer bateria
tem uma quantidade finita de metal

e, quando a maior parte dele
se oxida, a bateria acaba.

As baterias recarregáveis nos dão
uma solução temporária para esse problema,

tornando reversível
o processo de oxidação-redução.

Os elétrons podem fazer
o mesmo caminho, na direção oposta,

com a aplicação de eletricidade.

Um carregador conectado a uma tomada
na parede usa a energia,

fazendo com que a reação
regenere o metal,

deixando mais elétrons
disponíveis para oxidação

na próxima vez em que precisar deles.

Mas até baterias recarregáveis
não duram para sempre.

Com o tempo, a repetição
desse processo causa imperfeições

e irregularidades à superfície do metal,
o que faz com que não oxide adequadamente.

Os elétrons não ficam mais disponíveis
para fluírem por um circuito

e a bateria acaba.

Algumas baterias recarregáveis comuns

acabarão após apenas centenas
de ciclos de carga e descarga,

enquanto baterias novas e avançadas
podem durar e funcionar por milhares.

As baterias do futuro
talvez serão folhas leves e finas

que operarão sob os princípios
da física quântica

e durarão por centenas
de milhares de ciclos de carga.

Até que os cientistas encontrem
uma forma de aproveitar o movimento

para recarregar sua bateria de celular,
como os carros fazem,

ou ponham painéis solares
em algum lugar em seu aparelho,

conectar seu carregador
a uma tomada na parede

em vez de gastar uma bateria
para carregar outra

é sua melhor opção
para evitar o "bipe" fatal.