O objetivo é que os supercapacitores consigam armazenar mais energia, e que as baterias recarreguem rápido, durando mais tempo
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Uma série de pesquisas com baterias e supercapacitores tem sido pensada para melhorar as tecnologias de supercapacitores. A ideia é aprimorar o armazenamento de energia e promover um maior potencial de recarga e vida útil.
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O Centro de Pesquisa em Engenharia (CPE), envolvido nos estudos, é constituído pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp) e pela Shell, com sede na Universidade de Campinas (Unicamp), em São Paulo. Dois artigos publicados recentemente pelo grupo de pesquisadores no portal Science Direct apontam os avanços do grupo.
O primeiro artigo — intitulado Radially ordered carbon nanotubes performance for Li-O2 batteries: pre-treatment influence on capacity and discharge products (Desempenho de nanotubos de carbono ordenados radialmente para baterias de Li-O2: influência do pré-tratamento na capacidade e produtos de descarga) — mostra que é fundamental a funcionalização de superfície para melhorar as características das baterias.
Segundo Gustavo Doubek, um dos pesquisadores associados da Divisão para Armazenamento de Energia Avançado do CINE, o artigo apresenta um novo eletrodo para bateria de lítio-oxigênio (Li-O2) baseado em nanotubos de carbono de paredes múltiplas.
Os pesquisadores mostraram que é possível fazer uso da elevada área superficial dos nanotubos de carbono, com excelente estabilidade eletroquímica, para absorção de O2 e formação de LiO e LiO2, agentes fundamentais para armazenamento de carga em baterias de Li-O2.
O segundo estudo — denominado Niobium pentoxide nanoparticles at multi-walled carbon nanotubes and activated carbon composite material as electrodes for electrochemical capacitors (Nanopartículas de pentóxido de nióbio em nanotubos de carbono de paredes múltiplas e material composto de carbono ativado como eletrodos para capacitores eletroquímicos) — fala dos “pseudocapacitores”, os quais são capacitores que utilizam vantagens de processos faradaicos, como as baterias.
Os processos faradaicos são aqueles que envolvem a transferência direta de elétrons, mediante reação de oxidação em um dos eletrodos e reação de redução no outro. O pesquisador Hudson Giovani Zanin afirmou: “a ideia foi combinar eletrodos de elevadíssima área superficial de carvão ativado para armazenamento eletrostático com pentóxido de nióbio, que pode tanto oxidar quanto reduzir”.
Com o objetivo de melhorar a interface academia-indústria, a divisão está inaugurando a primeira unidade-piloto de produção de supercapacitores da América Latina, na qual serão produzidos inicialmente supercapacitores e, na sequência, baterias de lítio-íon, lítio-enxofre e sódio-íon.
Segundo Zanin, todas as células são feitas primeiro em pequena escala, em pastilhas do tamanho de uma moeda de R$ 1. Por meio delas, são analisadas as mudanças que ocorrem no eletrodo e no eletrólito à medida que vão carregando e descarregando. “Esses testes iniciais nos possibilitam entender os processos de armazenamento, fazer melhorias e corrigir eventuais falhas”, explicou o professor.
Após consolidar as melhores configurações, as células são expandidas para dispositivos retangulares, de 5 cm por 7 cm, semelhantes a telefones celulares. “A ideia é chegar a desenvolver sistemas que possam ser aplicados a veículos elétricos, associando diversas dessas células”, ele completou.
Fonte: Agência Fapesp.
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