Um avanço na tecnologia de armazenamento de energia poderia dar vida a uma nova geração de dispositivos eletrônicos flexíveis, incluindo próteses movidas a energia solar para amputados.

Em um novo artigo publicado hoje na revista Ciência Avançada , uma equipe de engenheiros da Universidade de Glasgow discute como eles usaram camadas de grafeno e poliuretano para criar um supercapacitor flexível que pode gerar energia do sol e armazenar o excesso de energia para uso posterior.

Eles demonstram a eficácia de seu novo material alimentando uma série de dispositivos, incluindo uma série de 84 LEDs que consomem muita energia e os motores de alto torque em uma mão protética, permitindo-lhe agarrar uma série de objetos.

A pesquisa para e-skin e wearables autônomos de energia é o mais recente desenvolvimento do grupo de pesquisa Bendable Electronics and Sensing Technologies (BEST) da University of Glasgow. liderado pelo professor Ravinder Dahiya.

A camada superior sensível ao toque desenvolvida pelos pesquisadores do grupo BEST é feita de grafeno, altamente flexível, forma "supermaterial" transparente de camadas de carbono com apenas um átomo de espessura.

A luz solar que passa pela camada superior de grafeno é usada para gerar energia por meio de uma camada de células fotovoltaicas flexíveis abaixo. Qualquer energia excedente é armazenada em um supercapacitor recém-desenvolvido, feito de um composto de grafite-poliuretano.

A equipe trabalhou para desenvolver uma proporção de grafite para poliuretano que fornece um relativamente grande, área de superfície eletroativa onde podem ocorrer reações químicas de geração de energia, criando um supercapacitor flexível com alta densidade de energia que pode ser carregado e descarregado muito rapidamente.

Supercapacitores semelhantes desenvolvidos anteriormente forneceram tensões de um volt ou menos, tornando supercapacitores únicos amplamente inadequados para alimentar muitos dispositivos eletrônicos. O novo supercapacitor da equipe pode fornecer 2,5 volts, tornando-o mais adequado para muitas aplicações comuns.

Em testes de laboratório, o supercapacitor foi alimentado, descarregado e alimentado novamente 15, 000 vezes sem perda significativa em sua capacidade de armazenar a energia que gera.

Professor Ravinder Dahiya, Professor de Eletrônica e Nanoengenharia na Escola de Engenharia da Universidade de Glasgow, que liderou esta pesquisa disse:"Este é o mais recente desenvolvimento em uma série de sucessos que tivemos na criação de sistemas flexíveis, Dispositivos baseados em grafeno que são capazes de se alimentarem da luz solar.

"Nossa geração anterior de e-skin flexível precisava de cerca de 20 nanowatts por centímetro quadrado para funcionar, que é tão baixo que estávamos obtendo energia excedente mesmo com as células fotovoltaicas de qualidade mais baixa do mercado.

"Estávamos ansiosos para ver o que poderíamos fazer para capturar essa energia extra e armazená-la para uso posterior, mas não estávamos satisfeitos com os tipos atuais de dispositivos de armazenamento de energia, como baterias, para fazer o trabalho, como costumam ser pesados, não flexível, propenso a ficar quente, e lento para carregar.

"Nosso novo supercapacitor flexível, que é feito de materiais baratos, nos leva a alguma distância em direção ao nosso objetivo final de criar um sistema flexível totalmente autossuficiente, dispositivos movidos a energia solar que podem armazenar a energia que geram.

“Há um enorme potencial para dispositivos como próteses, monitores de saúde vestíveis, e veículos elétricos que incorporam esta tecnologia, e estamos ansiosos para continuar refinando e melhorando os avanços que já fizemos neste campo. "

O papel da equipe, intitulado "Supercapacitores flexíveis de alta densidade de alta energia baseados em compostos de grafeno-grafite, "é publicado em Ciência Avançada .