Em uma estrada de cascalho em West Orange, Nova Jersey, um carro el�trico passava acelerado pelos pedestres, alguns claramente surpresos com o interior espa�oso do ve�culo.
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Era in�cio dos anos 1900, e o motorista deste carro em particular era Thomas Edison. Embora os carros el�tricos n�o fossem uma novidade na vizinhan�a, a maioria deles dependia de baterias pesadas de chumbo-�cido.
Edison equipou seu carro com um novo tipo de bateria e esperava que, em breve, ve�culos em todo o pa�s a utilizassem: uma bateria de n�quel-ferro.
Com base no trabalho do inventor sueco Ernst Waldemar Jungner, que foi o primeiro a patentear uma bateria de n�quel-ferro em 1899, Edison se dedicou a aprimorar a bateria para uso em autom�veis.
O inventor americano afirmou que a bateria de n�quel-ferro era incrivelmente resistente e podia ser carregada duas vezes mais r�pido que as baterias de chumbo-�cido.
Ele tinha at� um acordo com a Ford Motors para produzir esse ve�culo el�trico supostamente mais eficiente.
Mas a bateria de n�quel-ferro apresentava algumas quest�es que precisavam ser resolvidas. Era maior do que as baterias de chumbo-�cido mais amplamente utilizadas e mais caras.
Al�m disso, quando estava sendo carregada, liberava hidrog�nio, o que era considerado um inc�modo e poderia ser perigoso.
Infelizmente, na �poca em que Edison conseguiu aperfei�oar o prot�tipo, os ve�culos el�tricos estavam saindo de linha em prol dos ve�culos movidos a combust�vel f�ssil, capazes de percorrer dist�ncias maiores antes de precisar reabastecer ou recarregar.
O acordo de Edison com a Ford Motors caiu no esquecimento, embora sua bateria continuasse a ser usada em certos nichos, como para sinaliza��o ferrovi�ria, onde seu tamanho volumoso n�o era um obst�culo.
Por�m, mais de um s�culo depois, engenheiros redescobriram a bateria de n�quel-ferro como uma esp�cie de diamante bruto.
Agora, ela est� sendo estudada como uma resposta a um desafio persistente para as energias renov�veis: suavizar a natureza intermitente das fontes de energia limpa, como e�lica e solar.
E o hidrog�nio, outrora considerado um subproduto preocupante, pode vir a ser um dos aspectos mais �teis a respeito dessas baterias.
Em meados de 2010, uma equipe de pesquisa da Universidade de Tecnologia de Delft, na Holanda, se deparou com um uso para a bateria de n�quel-ferro baseado no hidrog�nio produzido.
Quando a eletricidade passa pela bateria ao ser recarregada, ela sofre uma rea��o qu�mica que libera hidrog�nio e oxig�nio.
A equipe reconheceu que a rea��o se assemelha � usada para liberar hidrog�nio na �gua, conhecida como eletr�lise.
"Me pareceu que a qu�mica era a mesma", diz Fokko Mulder, l�der da equipe de pesquisa da Universidade de Delft.
Essa rea��o de divis�o da �gua � uma maneira pela qual se produz hidrog�nio para uso como combust�vel — e um combust�vel totalmente limpo, desde que a energia usada para impulsionar a rea��o seja de uma fonte renov�vel.
Embora Mulder e sua equipe soubessem que os eletrodos da bateria de n�quel-ferro fossem capazes de dividir a �gua, eles ficaram surpresos ao ver que os eletrodos come�aram a ter um armazenamento de energia maior do que antes de o hidrog�nio ser produzido.
Em outras palavras, se tornou uma bateria melhor quando tamb�m foi usada como eletrolisador.
Eles tamb�m ficaram admirados ao ver como os eletrodos resistiram bem � eletr�lise, que pode sobrecarregar e degradar as baterias mais tradicionais.
"E, � claro, ficamos bastante satisfeitos com o fato de a efici�ncia energ�tica parecer boa durante tudo isso", diz o pesquisador, alcan�ando n�veis de 80-90%.
Mulder chamou sua cria��o de battolyser, e espera que sua descoberta possa ajudar a resolver dois grandes desafios para a energia renov�vel: armazenamento de energia e, quando as baterias est�o carregadas, produ��o de combust�vel limpo.
"Voc� vai ouvir argumentos a favor das baterias, por um lado, e do hidrog�nio, de outro", afirma Mulder.
"Sempre houve uma esp�cie de competi��o entre os dois, mas basicamente precisamos de ambos."
Valor renov�vel
Um dos maiores desafios das fontes de energia renov�veis, como e�lica e solar, � o qu�o imprevis�veis e intermitentes elas podem ser.
No caso da solar, por exemplo, voc� tem um excedente de energia produzido durante o dia e no ver�o, mas � noite e nos meses de inverno, o fornecimento diminui.
As baterias convencionais, como aquelas � base de l�tio, podem armazenar energia no curto prazo, mas quando est�o totalmente carregadas, precisam liberar qualquer excesso ou podem superaquecer e degradar.
O battolyser de n�quel-ferro, por outro lado, permanece est�vel quando est� totalmente carregado, momento em que pode fazer a transi��o para produzir hidrog�nio.
"[Baterias de n�quel-ferro] s�o resilientes, sendo capazes de suportar carga insuficiente e sobrecarga melhor do que outras baterias", diz John Barton, pesquisador associado da Escola de Engenharia Mec�nica, El�trica e de Manufatura da Universidade de Loughborough, no Reino Unido, que tamb�m estuda o battolyser.
"Com a produ��o de hidrog�nio, o battolyser agrega armazenamento de energia de v�rios dias e at� mesmo entre as esta��es do ano."
Al�m de criar hidrog�nio, as baterias de n�quel-ferro apresentam outras caracter�sticas �teis.
Em primeiro lugar, requerem uma manuten��o excepcionalmente baixa. S�o extremamente dur�veis, como Edison provou em seu primeiro carro el�trico, e sabe-se que algumas podem durar mais de 40 anos.
Os metais necess�rios para fabricar a bateria — n�quel e ferro — tamb�m s�o mais comuns do que, digamos, o cobalto, utilizado para produzir baterias convencionais.
Isso significa que o battolyser pode ter outro poss�vel papel no que se refere � energia renov�vel: ajud�-la a se tornar mais rent�vel.
Como em qualquer outro setor, os pre�os das energias renov�veis %u200B%u200Bflutuam com base na oferta e na demanda.
Em um dia claro e ensolarado, pode haver abund�ncia de energia solar, o que pode levar a um excesso e a uma queda no pre�o pelo qual a energia pode ser vendida. O battolyser, no entanto, pode ajudar a suavizar esses altos e baixos.
"Quando o pre�o da eletricidade est� alto, voc� pode descarregar a bateria, mas quando o pre�o da eletricidade est� baixo, voc� pode carregar a bateria e produzir hidrog�nio", explica Mulder.
O battolyser n�o est� sozinho nesse aspecto. Eletrolisadores alcalinos mais tradicionais, acoplados a baterias, tamb�m podem desempenhar essa fun��o e s�o amplamente utilizados na ind�stria de produ��o de hidrog�nio.
Mas Mulder acredita que o battolyser pode fazer o mesmo por menos dinheiro e por mais tempo, gra�as � durabilidade do sistema. � algo que deixa os defensores da nova descoberta esperan�osos.
E embora o hidrog�nio seja o produto direto do battolyser, outras subst�ncias �teis tamb�m podem ser geradas a partir dele, como am�nia ou metanol, que s�o normalmente mais f�ceis de armazenar e transportar.
"Com um battolyser instalado, [uma] usina de am�nia funcionaria mais constantemente e [precisaria] de menos m�o de obra, reduzindo os custos operacionais e de manuten��o, produzindo am�nia da maneira mais barata de forma verde, sustent�vel", afirma Hans Vrijenhoef, diretor-executivo da Proton Ventures, que investiu no battolyser de Mulder.
Larga escala
Atualmente, o maior battolyser que existe � de 15kW / 15kWh e tem bateria com capacidade suficiente e armazenamento de hidrog�nio de longo prazo para abastecer 1,5 domic�lios.
Uma vers�o maior de um battolyser de 30kW / 30kWh est� sendo desenvolvida na esta��o de energia Magnum, em Eemshaven, na Holanda, onde fornecer� hidrog�nio suficiente para satisfazer as necessidades da usina.
Depois de passar por testes rigorosos l�, o objetivo � ampliar ainda mais sua escala, e distribuir o battolyser para produtores de energia verde, como parques e�licos e solares.
Por fim, os defensores do battolyser esperam que ele atinja uma escala de gigawatts — equivalente � energia gerada por cerca de 400 turbinas e�licas de utilidade p�blica.
Mas Barton tamb�m v� uma fun��o para os battolysers menores, que poderiam ajudar a fornecer energia para minirredes usadas por comunidades remotas que n�o fazem parte das redes el�tricas principais.
O fato de os eletrodos do battolyser serem feitos de metais relativamente baratos e comuns pode ajudar. E, diferentemente do l�tio, o n�quel e o ferro n�o geram grandes quantidades de �gua residual quando extra�dos, tampouco est�o relacionados a uma degrada��o ambiental significativa.
Ainda assim, tanto Mulder quanto Barton veem obst�culos a serem superados em termos de efici�ncia e capacidade.
"O battolyser realmente se beneficiaria do aumento da capacidade de energia como bateria, ou da redu��o da resist�ncia interna", diz Barton.
A resist�ncia interna � a oposi��o ao fluxo de corrente em uma bateria. Quanto maior a resist�ncia interna, menor a efici�ncia. Aprimorar isso � algo em que Mulder e sua equipe est�o trabalhando agora.
Grande parte do potencial do battolyser estava escondido � vista de todos, desde que Thomas Edison come�ou a fazer experi�ncias com sua bateria de n�quel-ferro na virada do s�culo 20.
Ele pode ter se enganado ao acreditar que sua bateria substituiria os outros ve�culos na estrada. Mas a bateria de n�quel-ferro ainda pode desempenhar um papel na substitui��o dos combust�veis f�sseis de forma mais ampla, ajudando a acelerar a transi��o para as energias renov�veis.
Leia a vers�o original desta reportagem (em ingl�s) no site BBC Future.
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