Empa desenvolve supercápsulas escaláveis feitas de grafeno
Uma equipe do instituto de pesquisa suíço Empa está desenvolvendo novos eletrodos para supercapacitores à base de grafeno. Espera-se que a tecnologia permita densidades de energia significativamente maiores do que as soluções anteriores que utilizam carvão ativado. Ao mesmo tempo, os pesquisadores estão se concentrando em materiais e processos que podem ser escalonados industrialmente. O projeto conta com o apoio da Fundação Nacional Suíça de Ciências e da Innosuisse como parte do programa de financiamento Bridge. O projeto vigorará até 2028.
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Supercapacitores – também chamados de supercapacitores – armazenam energia elétrica eletrostaticamente e são caracterizados por alta densidade de potência e tempos rápidos de carga e descarga. São frequentemente usados em combinação com baterias, por exemplo, em veículos elétricos, plantas industriais ou turbinas eólicas. Eles podem desempenhar um papel em aplicações na economia do hidrogênio, por exemplo, em sistemas com requisitos de energia altamente flutuantes.
Grafeno em vez de carvão ativadoO cerne do desenvolvimento é a substituição do carvão ativado por grafeno como material do eletrodo. Embora o carvão ativado ofereça uma grande área de superfície, ele apresenta baixa condutividade elétrica. Além disso, seu processamento industrial requer ligantes e aditivos que prejudicam a porosidade.
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A equipe do Empa utiliza seu próprio processo para extrair grafeno de alta qualidade do grafite de forma econômica e processá-lo em uma tinta imprimível. Ao combinar dois tipos de grafeno, o tamanho dos poros dos eletrodos pode ser adaptado especificamente aos íons no eletrólito. "Se combinarmos o tamanho dos poros do eletrodo com o tamanho dos íons no eletrólito, a densidade de energia do supercapacitor aumenta drasticamente", explica Sina Azad, pesquisadora do Empa.
Meta: protótipos comercializáveis até 2028Os pesquisadores pretendem não apenas desenvolver os eletrodos, mas também fabricar supercapacitores completos usando a nova tecnologia. Isso inclui a seleção de eletrólitos adequados, a definição de etapas de processo industrialmente viáveis e a caracterização dos produtos acabados. "Queremos desenvolver um produto real e confiável", promete Azad. (nhp)
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