Processador com bateria: Energia e refrigeração embutidas

Redação do Site Inovação Tecnológica

Processador de computador alimentado com combustível líquido, que também retira o calor - tudo embutido. [Imagem: IBM Research Zurich]

Bateria dentro do processador

Este processador é um híbrido de duas tecnologias que parecem nada ter em comum: a tecnologia tradicional da microeletrônica e a tecnologia das baterias líquidas, do tipo que estão sendo desenvolvidas para resolver o problema da intermitência das fontes renováveis, como eólica e solar.

Ao incorporar a bateria líquida, o processador ganhou não apenas uma fonte própria de energia, como também um sistema de refrigeração interno, mais eficiente do que os usados atualmente, que retiram calor apenas da superfície superior.

"Os chips são efetivamente alimentados com um combustível líquido e produzem sua própria eletricidade," confirma Dimos Poulikakos, do Instituto ETH, na Suíça, que desenvolveu a tecnologia híbrida juntamente com engenheiros da IBM Research de Zurique.

Em uma bateria de fluxo redox, a eletricidade é produzida por uma reação eletroquímica induzida pela mistura de dois eletrólitos líquidos, que são bombeados de um reservatório externo para a célula da bateria por meio de um circuito fechado.

O que a equipe fez foi identificar líquidos adequados para funcionar tanto como eletrólitos quanto como meio para extrair calor do chip. O calor é deixado do lado de fora quando o eletrólito circula até seu reservatório.

Lasers e células solares

A bateria tem 1,5 milímetro de espessura e atingiu um recorde de eficiência: 1,4 watt por centímetro quadrado de bateria. Descontando a energia usada para bombear os eletrólitos, sobra pouco mais de 1 watt por centímetro quadrado - é bastante, mas não o suficiente para alimentar o chip, mostrando que a equipe terá que fazer otimizações adicionais.

Os testes confirmaram que o sistema efetivamente resfria o chip, sendo capaz de dissipar um calor várias vezes maior do que o gerado pela reação eletroquímica da própria bateria conforme ela produz energia.

A ideia é montar o sistema camada por camada: um núcleo de processador, em seguida a microcélula fina que fornecerá eletricidade e resfriará esse núcleo, seguida pelo próximo chip de computador e assim por diante.

Esta técnica de hibridização também é interessante para outras aplicações, nos lasers, por exemplo, que precisam ser alimentados com energia e resfriados; ou para células solares, onde a eletricidade produzida poderia ser armazenada diretamente na célula da bateria e usada mais tarde, quando necessária, e também resfriada, já que o aumento da temperatura reduz a eficiência das células solares.

Bibliografia:

3D-printed fluidic networks for high-power-density heat-managing miniaturized redox flow batteries
Julian Marschewski, Lorenz Brenner, Neil Ebejer, Patrick Ruch, Bruno Michel, Dimos Poulikakos
Energy & Environmental Science
Vol.: 10, 780-787
DOI: 10.1039/C6EE03192G