Jetpacks, garotas-robôs e carros voadores foram as promessas para o século XXI. Em vez disso, o que obtivemos foram aspiradores de pó mecanizados independentes. Agora, uma equipe de pesquisadores da Penn State está estudando os requisitos para veículos elétricos de decolagem e pouso verticais (eVTOL) e também desenvolvendo e testando as fontes potenciais de energia da bateria. “Acredito que os carros voadores têm o potencial de economizar muito tempo, aumentar a produtividade e podem abrir os corredores do céu para o transporte”, disse Chao-Yang Wang, titular da Cátedra William E. Diefender de Engenharia Mecânica e diretor do Centro de Motores Eletroquímicos, Penn State.
Os veículos elétricos de decolagem e pouso verticais são uma tecnologia muito sofisticada para baterias por enquanto. Os pesquisadores definiram os requisitos técnicos para baterias de carros voadores e relatam hoje (7 de junho) no Joule sobre um protótipo de bateria. “É necessária alta densidade de energia para que possa permanecer no ar”, diz Wang. “E você também precisa que ele seja capaz de alta potência para decolagem e pouso, pois é necessária muita força para levantar e abaixar o veículo verticalmente”. Wang observou que as baterias também precisam ser recarregadas rapidamente para gerar receitas elevadas durante os horários de pico. Ele percebe que esses veículos precisam decolar e pousar com frequência e recarregar rapidamente. “Seriam necessárias 15 viagens, duas vezes por dia durante os horários de pico, para justificar o custo dos veículos”, disse Wang. A primeira implantação será provavelmente de uma cidade para um aeroporto que transporta três a quatro pessoas por cerca de 80 quilômetros.
O peso também desempenha um papel significativo nestas baterias, uma vez que o veículo deve levantar e pousar essas fontes de energia pesadas e volumosas. Assim que o eVTOL for iniciado, a velocidade média seria de 160 quilômetros por hora para viagens mais curtas e de 320 quilômetros por hora para as mais longas. As baterias eVTOL precisam ser carregadas rapidamente. Essas baterias poderiam suportar mais de 2.000 ciclos de carga rápida durante sua vida útil. Para isso, a equipe aproveitou a tecnologia em que estava trabalhando para baterias de veículos elétricos. A chave para o carregamento rápido é aquecer a bateria para permitir que ela carregue rapidamente sem a formação de picos de lítio, que podem danificar a bateria e ser perigosos para a saúde da bateria. Mas acontece que o aquecimento da bateria também esgota rapidamente a energia nela contida.
Os pesquisadores aquecem as baterias incorporando uma folha de níquel que aumenta rapidamente a temperatura da bateria para 140 graus Fahrenheit. “Em circunstâncias normais, as três propriedades exigidas de uma bateria eVTOL funcionam de forma contrária”, disse Wang. A alta densidade de energia reduz o carregamento rápido, e o carregamento rápido geralmente reduz os ciclos de carga possíveis, mas agora podemos alcançar todos os três em uma única bateria.
