Imagine um smartphone com uma capa protetora que também funciona como bateria ou um carro elétrico que utiliza suas portas e piso para armazenar e fornecer energia.
Estas são algumas das aplicações futurísticas de um novo dispositivo desenvolvido por engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego.
O dispositivo é chamado de supercapacitor estrutural e pode fazer duas coisas ao mesmo tempo: fornecer suporte mecânico e armazenar energia elétrica. Isso significa que pode tornar os dispositivos eletrônicos e os veículos mais robustos e duráveis sem adicionar peso extra.
Os supercapacitores estruturais não são uma ideia nova, mas têm sido um desafio. A maioria dos supercapacitores são bons em armazenar energia, mas são fracos demais para serem usados como materiais estruturais. Por outro lado, a maioria dos materiais estruturais são suficientemente fortes para suportar cargas. No entanto, eles poderiam ser melhores no armazenamento de energia.
Uma equipe de pesquisadores liderada pelos professores Tse Nga (Tina) Ng e Xinyu Zhang, do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da UC San Diego, resolveu esse problema criando um supercapacitor estrutural que se destaca em ambas as funções. Eles relataram seu trabalho na revista científica Science Advances.
Para demonstrar a sua invenção, os investigadores construíram um pequeno barco movido a energia solar utilizando o seu supercapacitor estrutural. Eles moldaram o supercapacitor no casco do barco e conectaram um motor e um circuito. O circuito foi conectado a uma célula solar, que carregou o supercapacitor quando exposto à luz solar. O supercapacitor alimentou o motor, permitindo que o barco navegasse na água. Isso mostrou como o dispositivo pode ser usado como estrutura e bateria.
O dispositivo compreende componentes de supercapacitor padrão: dois eletrodos separados por um eletrólito, que permite que os íons se movam entre eles. O que torna o dispositivo especial é a escolha de materiais que melhoram sua resistência e desempenho.
David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering.
Os eletrodos são feitos de fibras de carbono tecidas em tecido, o que lhes confere alta resistência mecânica. Eles são revestidos com uma mistura de polímeros condutores e óxido de grafeno reduzido, melhorando seu fluxo de íons e capacidade de armazenamento de energia.
Fonte:
David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering
O eletrólito é um material sólido que consiste em resina epóxi e óxido de polietileno, outro polímero condutor. A resina epóxi fornece suporte estrutural, enquanto o óxido de polietileno cria poros que permitem a mobilidade iônica.
O estudo foi publicado no artigo intitulado Pseudocapacitores estruturais com interfaces reforçadas para aumentar a eficiência multifuncional.
Fonte: Interesting Engineering.