Supercapacitores aproximam-se das baterias usando eletrlitos alternativos

1548234083 file be0b03d8 Vision Art NEWS


Energia

Com informações da Agência Fapesp/CINE – 21/06/2022

Supercapacitores aproximam-se das baterias usandos eletr

Tecnologias emergentes podem viabilizar dispositivos com maior capacidade de armazenamento energtico e menor impacto ambiental do que as baterias.
[Imagem: CINE]

Supercapacitores

Embora as baterias sejam os dispositivos para armazenar energia mais conhecidos, os supercapacitores as superam em termos de potncia (a rapidez com que conseguem carregar e entregar energia) e vida til (a quantidade de ciclos de carga e descarga que podem oferecer).

Contudo, eles so limitados quanto densidade energtica, que a quantidade de energia que um dispositivo capaz de armazenar em determinado volume ou peso – eles carregam mais rpido, mas voc precisar carreg-los mais vezes do que uma bateria.

Fazendo o balano geral, baterias e supercapacitores podem se complementar em muitas aplicaes. Mas os supercapacitores parecem preferir um voo solo, e por isso esto avanando rapidamente.

Dois avanos recentes, obtidos por pesquisadores do Centro de Inovao em Novas Energias (CINE), ligado a vrias universidades paulistas, demonstraram tecnologias emergentes que podem viabilizar supercapacitores com maior densidade de energia e menor impacto ambiental, diminuindo sua distncia em relao s baterias.

Os dois avanos envolvem o uso de eletrlitos no convencionais: Lquidos inicos e de solues salinas.

Eletrodos porosos e eletrlito duplo

O eletrlito o componente do supercapacitor, geralmente lquido, que fica confinado entre os eletrodos. Quando uma tenso eltrica aplicada (ou seja, quando o supercapacitor ligado na tomada para carregar), os eletrodos polarizam, adquirindo cargas positivas e negativas. Nesse momento, uma camada de ons de carga oposta passa a aderir superfcie de cada eletrodo, ficando a energia armazenada na interao entre os ons do eletrlito e a superfcie do eletrodo.

Aplicar tenses mais altas permite armazenar mais energia, desde que os componentes no se degradem. Por isso so necessrios eletrlitos mais estveis, como os pesquisados pela equipe brasileira, que ajudam ainda a aumentar a densidade de energia dos dispositivos.

No primeiro estudo, Pedro Henrique Ferreira e Abner Sampaio estudaram o desempenho de supercapacitores com eletrlitos de lquidos inicos, essencialmente sais que so lquidos em temperatura ambiente.

Usando simulaes de dinmica molecular para avaliar a potncia e a densidade energtica dos supercapacitores, os pesquisadores descobriram uma combinao de grande eficincia, formada por eletrodos porosos, que oferecem maior capacidade de armazenar cargas graas sua grande rea superficial, e dois lquidos inicos diferentes.

“Mostramos que supercapacitores contendo lquidos inicos e eletrodos porosos, com poros uniformes de 1 nanmetro, poderiam armazenar quase a mesma quantidade de energia que uma bateria de ons de ltio, como aquelas que esto em nossos notebooks e celulares,” explicou o professor Leonardo Siqueira, coordenador da equipe.

Supercapacitores aproximam-se das baterias usandos eletr

Eletrlito de gua e sal

Na segunda pesquisa, Joo Pedro Santos e seus colegas investigaram o uso de eletrlitos formados por gua extremamente salgada, conhecidos como eletrlitos de gua em sal.

Eletrlitos baseados em gua despertam grande interesse porque so mais baratos e seguros para as pessoas e para o meio ambiente do que os baseados em solventes orgnicos, que so compostos potencialmente inflamveis e txicos. Entretanto, a aplicao de altas tenses em solues aquosas gera a quebra da molcula de gua.

“Nos eletrlitos de gua em sal, o sal em demasia bloqueia essa quebra. Assim consegue-se trabalhar com tenses mais altas e ampliar a energia que fica armazenada no dispositivo,” explicou o professor Hudson Zanin.

Usando tcnicas in situ (aquelas que utilizam o prprio supercapacitor como amostra) e in operando (as que analisam o dispositivo enquanto ele est funcionando), os pesquisadores investigaram os efeitos da diminuio de temperatura nas propriedades do eletrlito e concluram que, a -10 C, a energia do supercapacitor aumenta significativamente.

Dessa forma, o supercapacitor de gua em sal atingiu uma densidade energtica semelhante das baterias, com a vantagem de ter alta potncia.

Embora no seja prtica para uso em aparelhos portteis, devido temperatura muito baixa, esta pode ser uma alternativa s baterias de fluxo, usadas para armazenar a eletricidade gerada por fontes intermitentes, como a elica e a solar. “Tudo que a gente quer hoje um dispositivo que carregue muito rpido e armazene muita energia,” comentou Zanin.

Bibliografia:

Artigo: Energy and power performances of binary mixtures of ionic liquids in planar and porous electrodes by molecular dynamics simulations
Autores: Pedro H.L. Ferreira, Abner M. Sampaio, Leonardo J.A. Siqueira
Revista: Electrochimica Acta
Vol.: 410, 139982
DOI: 10.1016/j.electacta.2022.139982

Artigo: Boosting energy-storage capability in carbon-based supercapacitors using low-temperature water-in-salt electrolytes
Autores: Joo Pedro A. Santos, Manuel J. Pinzn, rick A. Santos, Rafael Vicentini, Cesar J.B. Pagan, Leonardo M. Da Silva, Hudson Zanin
Revista: Electrochimica Acta
Vol.: 70, Pages 521-530
DOI: 10.1016/j.jechem.2022.02.055

Seguir Site Inovação Tecnológica no Google Notícias

Outras notcias sobre:

Mais tópicos

Fonte: Acesse Aqui o Link da Matéria Original

1548234083 file be0b03d8 Vision Art NEWS

Este site usa cookies para que você tenha a melhor experiência do usuário. Se continuar a navegar, dará o seu consentimento para a aceitação dos referidos cookies e da nossa política de cookies , clique no link para obter mais informações. CONFIRA AQUI

ACEPTAR
Aviso de cookies
Translate »