p Um sistema de detecção de fibra óptica desenvolvido por pesquisadores na China e no Canadá pode espiar dentro de supercapacitores e baterias para observar seu estado de carga. p Fontes de energia renováveis ​​são naturalmente inconsistentes, e, portanto, exigem novas tecnologias de armazenamento de energia. Os supercapacitores oferecem carregamento rápido e armazenamento de longo prazo, mas é importante monitorar seu estado de funcionamento. Para resolver este problema, uma equipe incluindo Tuan Guo e Wenjie Mai na Jinan University adaptou uma abordagem baseada em um sensor plasmônico baseado em fibra óptica. O sensor está embutido dentro do capacitor e é capaz de medir o estado de carga dos eletrodos e eletrólitos em tempo real, durante a operação, e ao longo de sua vida. O sensor demonstra uma alta correlação clara e repetível entre as medições da transmissão óptica do dispositivo de fibra e o estado simultâneo de carga do supercapacitor, oferecendo um único, método de baixo custo para monitoramento em tempo real de dispositivos de armazenamento de energia em operação.

p Este resultado foi publicado em Light:Ciência e Aplicações (11 de julho, 2018), com um título manuscrito de "Detecção de fibra óptica plasmônica in situ do estado de carga de supercondensadores para armazenamento de energia renovável."

p Dispositivos de armazenamento de energia eletroquímica (como supercapacitores) são considerados a próxima geração de dispositivos de armazenamento de energia com a maior eficiência de armazenamento de energia e perspectivas muito promissoras. Eles são amplamente usados ​​em energia elétrica limpa, Veículos elétricos, médico móvel, dispositivos eletrônicos portáteis e outros campos. O monitoramento in situ e contínuo é um método fundamental para a compreensão e avaliação de seu desempenho e qualidade de operação. Contudo, os presentes métodos não podem oferecer a informação do estado de carga em tempo real quando os dispositivos de armazenamento de energia estão em operação. Eles são obrigados a colocar os supercapacitores off-line (interrompendo assim sua função) e realizar medições elétricas, e em alguns casos, abrindo os supercapacitores para examinar seus componentes por microscopia eletrônica.

p Para enfrentar este desafio fundamental, O Prof. Guo e o Prof. Mai e seu colega desenvolveram dispositivos de fibra ótica pequenos o suficiente para serem inseridos próximo à superfície dos eletrodos do capacitor. Com base em fibras de grau de telecomunicação, eles podem ser deixados lá e monitorados remotamente a qualquer momento e a qualquer distância. Outro aspecto importante de sua abordagem é que, em contraste com as técnicas atuais que dependem de uma estimativa indireta do estado de carga dos testes de corrente / tensão, os dispositivos de fibra óptica detectam a quantidade de carga acumulada em uma camada de tamanho submicrométrico nos eletrodos e no eletrólito adjacente diretamente por meio de seu impacto nas propriedades plasmônicas de um revestimento de ouro em escala nanométrica aplicado à superfície da fibra.

p Ele demonstrou uma alta correlação clara e repetível entre as medições da transmissão óptica do dispositivo de fibra e as medições de validação elétrica simultâneas. Esta nova tecnologia terá implicações importantes para os fornecedores de energia que dependem de fontes renováveis ​​de energia solar, eólica e hidroeletricidade para pelo menos parte de seus requisitos de rede elétrica. A principal implicação é que capacitores defeituosos ou em deterioração serão identificados antes que falhas catastróficas possam ocorrer, e que nenhuma interrupção dos sistemas de energia será necessária para testá-los.