⚡ Recarga instantânea: a revolução dos supercondensadores de nova geração
Pesquisadores desenvolveram um material inovador à base de carbono que permite aos supercondensadores armazenar tanta energia quanto as baterias tradicionais enquanto recarregam quase instantaneamente. Esta descoberta abre novas perspectivas para veículos elétricos, a estabilização de redes elétricas e nossos aparelhos eletrónicos pessoais. A equipa científica publicou seus resultados na Nature Communications, detalhando como esta abordagem poderá revolucionar nossa maneira de armazenar e utilizar energia.
O professor Mainak Majumder, que participou nas pesquisas, explica que a inovação reside numa modificação do tratamento térmico do material. Esta simples adaptação permite explorar uma superfície muito maior do carbono, o que melhora consideravelmente sua capacidade de armazenar energia. Esta abordagem poderá conduzir à criação de supercondensadores de carga ultrarrápida capazes de substituir as baterias em muitas aplicações, oferecendo uma entrega de energia muito mais rápida.
O material chave deste avanço é chamado óxido de grafeno reduzido multiescala. É produzido a partir de grafite natural, um recurso abundante na Austrália. Graças a um processo de tratamento térmico rápido, os pesquisadores criaram uma estrutura de grafeno particularmente curvada que permite aos iões circular com grande rapidez e eficiência. Esta arquitetura única combina uma alta densidade energética com uma potência importante, uma combinação rara num único dispositivo.
Os testes realizados em dispositivos em forma de bolsa demonstraram desempenhos excecionais. Estes supercondensadores atingem densidades energéticas volumétricas próximas de 100 Wh/L quando utilizam eletrólitos líquidos iónicos, oferecendo densidades de potência superiores a 69 kW/L. Mantêm também uma estabilidade notável após numerosos ciclos de carga e descarga, o que os torna particularmente fiáveis para uso intensivo.
Esquema conceptual mostrando as diferenças de estrutura conforme a densidade, o transporte de carga e a capacidade normalizada à superfície.
A tecnologia está atualmente em processo de comercialização pela Ionic Industries, uma empresa originada da universidade Monash. A equipa já produz quantidades industriais destes materiais em grafeno e colabora com parceiros especializados em armazenamento de energia. O objetivo é integrar esta inovação em aplicações concretas onde a combinação de uma forte capacidade energética e uma entrega rápida de potência é essencial.
Como funcionam os supercondensadores
Os supercondensadores armazenam eletricidade de uma maneira fundamentalmente diferente das baterias tradicionais. Em vez de recorrer a reações químicas lentas, acumulam a carga elétrica de maneira eletrostática na superfície de um material condutor. Esta abordagem permite transferências de energia extremamente rápidas, mas apresentava até agora uma limitação importante em termos de capacidade de armazenamento.
A superfície disponível no material carbonado determina diretamente a quantidade de energia que o supercondensador pode armazenar. Tradicionalmente, apenas uma pequena parte desta superfície era efetivamente utilizável, o que limitava consideravelmente os desempenhos destes dispositivos. Os pesquisadores procuraram portanto meios de aumentar esta superfície ativa sem comprometer as outras características do material.
Ao contrário das baterias que se desgastam com o tempo devido às reações químicas repetidas, os supercondensadores podem suportar centenas de milhares de ciclos de carga e descarga sem degradação significativa. Esta durabilidade excecional torna-os particularmente adaptados a aplicações necessitando de recargas frequentes e rápidas, como veículos elétricos ou sistemas de recuperação de energia.
A combinação única de velocidade de carga e longa duração de vida abre perspetivas interessantes para numerosos domínios. Dos transportes às redes elétricas passando pela eletrónica de consumo, esta tecnologia poderá responder a necessidades onde o equilíbrio entre capacidade de armazenamento e rapidez de utilização é determinante.