Dispositivos modernos de armazenamento de energia, como supercapacitores e baterias, têm desempenho altamente dependente da temperatura. Se um dispositivo fica muito quente, torna-se suscetível a "descontrole térmico". Descontrole térmico - ou superaquecimento descontrolado - pode resultar em explosões ou incêndios. A adoção de uma estratégia de gerenciamento térmico bem informada é necessária para a operação estável e segura dos dispositivos. Para fazer isso, é importante entender como certas propriedades térmicas, como capacidade térmica (C_p ), mudam dinamicamente durante o carregamento e descarregamento.
Recentemente, pesquisadores do Instituto de Ciência e Tecnologia de Gwangju investigaram as propriedades térmicas de capacitores elétricos de dupla camada (EDLCs) - um tipo de supercapacitor com alta potência e longa vida útil - para uma base técnica em medição térmica e revelaram informações significativas. "Usando o método de fio quente 3ω, conseguimos medir a mudança na capacidade calorífica dos EDLCs em tempo real em um volume microscópico eletrodo-eletrólito, que é um sítio ativo para a adsorção e dessorção de íons", explica o Prof. Jae Hun Seol, que liderou o estudo. O estudo foi disponibilizado on-line em 5 de fevereiro de 2022 e será publicado no International Journal of Heat and Mass Transfer em 1 de junho de 2022.

A equipe de pesquisa realizou experimentos in situ (sob condições estáticas) e operando (durante o carregamento). Eles descobriram que as temperaturas dos eletrodos positivos e negativos mudaram em 0,92% e 0,42% durante o carregamento, o que correspondeu a reduções de 9,14% e 3,91% em seus respectivos C_p . "De acordo com a teoria termodinâmica, a entropia de configuração iônica (uma medida de aleatoriedade) de um sistema diminui durante a adsorção, ou seja, o carregamento. Isso também afeta a energia livre do sistema. Juntos, isso leva a uma diminuição em C_p ", explica o Prof. Seol.

A equipe também variou a concentração do eletrólito, hidróxido de potássio, para ver como isso afetava o desempenho do EDLC. Eles descobriram que o EDLC apresentou capacitância máxima e redução de Cp quando a concentração de eletrólitos era de 8 M. Eles atribuíram isso a variações no grau de hidratação dos íons e sua mobilidade iônica.

"Um aspecto importante deste estudo é que carregar e descarregar também altera C_p dos EDLCs", diz o Prof. Seol. "Essas descobertas ampliarão nossa compreensão da física térmica subjacente dos EDLCs."

De fato, esses resultados podem ser considerados um grande passo para futuras estratégias eficazes de gerenciamento térmico, que criarão dispositivos de armazenamento de energia mais seguros e confiáveis. + Explorar mais

O eletrodo ionofóbico aumenta o desempenho do armazenamento de energia