Uma equipe internacional de cientistas, incluindo um professor de química da Universidade de Bristol, descobriu uma maneira de melhorar os dispositivos de armazenamento de energia chamados supercapacitores, projetando uma nova classe de detergentes quimicamente relacionados aos laxantes.

Seu papel, publicado hoje no jornal Materiais da Natureza , explica porque esses detergentes, chamados de líquidos iônicos, são eletrólitos melhores do que os materiais atuais e podem melhorar os supercondensadores.

Atualmente, eletrólitos aquosos e orgânicos são usados, mas mais recentemente, pesquisadores e fabricantes têm testado líquidos iônicos para aumentar o desempenho.

Embora os líquidos iônicos sejam sais, à temperatura ambiente, eles surpreendentemente não são sólidos cristalinos - como o nome sugere, são na verdade líquidos.

Isso dá aos líquidos iônicos inúmeras vantagens sobre os eletrólitos convencionais porque são estáveis, não inflamável, e muitas vezes muito mais ecologicamente correto.

Para explorar o potencial excitante oferecido por líquidos iônicos para tecnologias eletroquímicas emergentes, os autores projetaram um novo conjunto de eletrólitos líquidos iônicos semelhantes a detergentes e explicaram como eles funcionam nas superfícies dos eletrodos.

Entender como eles funcionam ajudará a projetar dispositivos ainda mais eficientes para armazenar energia elétrica.

Professor Julian Eastoe, da Escola de Química da Universidade de Bristol, é coautor do estudo. Ele disse:"Para fazer esta descoberta foi necessária uma equipe de cientistas com um conjunto de habilidades muito diversificado, abrangendo a síntese química, estrutural avançada, microscopia e técnicas elétricas, bem como métodos computacionais.

“Este trabalho demonstra o poder da pesquisa científica 'sem fronteiras', os grupos de diferentes nações contribuíram com sua própria experiência para fazer 'o todo maior do que a soma das partes'. "

Coautor, Xianwen Mao, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), acrescentou:"Projetamos uma nova classe de líquidos iônicos que podem armazenar energia com mais eficiência.

"Esses líquidos iônicos semelhantes a detergentes podem se auto-montar em estruturas de bicamadas semelhantes a sanduíches nas superfícies dos eletrodos. E é por isso que eles oferecem melhor desempenho de armazenamento de energia."

Tipicamente, para eletrólitos em contato com um eletrodo carregado, a distribuição de íons é dominada por interações coulombicas eletrostáticas.

Contudo, esta distribuição pode ser controlada tornando os líquidos iônicos semelhantes a sabão, ou anfifílico, de modo que as moléculas agora têm domínios polares e não polares separados, exatamente como detergentes comuns.

Esses eletrólitos semelhantes a sabão formam espontaneamente estruturas de bicamada nas superfícies do eletrodo, levando a recursos de armazenamento de energia muito melhores. Os pesquisadores descobriram que a temperatura e a voltagem aplicada também afetam o desempenho de armazenamento de energia.

Esta nova classe de eletrólitos pode ser adequada para operações desafiadoras, como perfuração de petróleo e exploração espacial, mas também podem abrir caminho para novos e melhores supercapacitores em carros híbridos.

Esses dispositivos são componentes essenciais em carros híbridos modernos e podem superar as baterias em termos de maior potência e melhor eficiência.

Este é particularmente o caso durante a frenagem regenerativa, onde o trabalho mecânico é transformado em energia elétrica, que podem ser armazenados rapidamente em supercapacitores prontos para serem liberados.

Isso reduz o consumo de energia e é muito mais ecológico. Mais importante, usando os novos eletrólitos, como desenvolvidos neste estudo, futuros supercapacitores podem até ser capazes de armazenar mais energia do que baterias, potencialmente substituindo baterias em aplicações como veículos elétricos, eletrônicos pessoais, e instalações de armazenamento de energia em nível de rede.