p (PhysOrg.com) - Um novo design de ultracapacitor ou capacitor elétrico de camada dupla (DLC) foi anunciado na revista Ciência esta semana, e poderia abrir caminho para dispositivos eletrônicos portáteis menores e mais leves. p Os ultracapacitores são capazes de carregar e descarregar em apenas alguns segundos e isso lhes dá uma vantagem sobre as baterias, que demoram muito mais, e torná-los extremamente úteis em aplicações como frenagem regenerativa. Contudo, para alguns aplicativos, mesmo alguns segundos é muito longo, e é aí que um novo ultracapacitor em escala nanométrica entra. Pesquisadores nos EUA construíram um ultracapacitor a partir de aletas de grafeno em escala nanométrica, e esse design dá a eles um dispositivo que pode carregar / descarregar em menos de 200 microssegundos.

p Ultracapacitores armazenam carga em campos elétricos entre superfícies condutoras, portanto, uma área de superfície maior de superfícies condutoras permite que o dispositivo retenha mais carga. Uma quantidade maior de carga armazenada permite que os ultracapacitores funcionem em dispositivos que precisam de mais energia do que os capacitores comuns podem fornecer, e podem fornecer energia muito mais rápido do que uma bateria.

p Uma equipe de pesquisadores liderada por John Miller, presidente da JME, uma empresa de capacitores eletroquímicos com sede em Shaker Heights, Ohio conseguiu aumentar a velocidade do ultracapacitor redesenhando os eletrodos para fornecer mais área de superfície. O novo eletrodo, desenvolvido por Ron Outlaw, um membro da equipe do College of William and Mary, em Williamsburg, Virgínia, consiste em folhas de grafeno que se projetam verticalmente de uma base de grafite. As folhas de grafeno são feitas de carbono com um átomo de espessura, e crescido por um processo de deposição de vapor químico assistido por plasma. A base de grafite tem 10 nanômetros de espessura. Miller descreveu o projeto como semelhante a "fileiras de batatas fritas de 600 nanômetros de altura na borda".

p O design permite carregamento e recarga muito mais rápidos do que as folhas de grafeno empilhadas usadas nos ultracapacitores anteriores ou nas superfícies porosas dos ultracapacitores de carvão ativado.

p De acordo com a equipe de Miller, o novo ultracapacitor pode substituir capacitores volumosos em dispositivos portáteis para liberar mais espaço enquanto ainda suaviza picos e depressões nas fontes de alimentação. Foi testado em um circuito de filtragem em um retificador CA, uma tarefa na qual outros ultracapacitores falham. (Os retificadores CA tendem a deixar uma ondulação de tensão que o capacitor suaviza.) Outros ultracapacitores falham porque seus eletrodos porosos os fazem agir como resistores em circuitos de filtro. O novo ultracapacitor funcionou bem no teste, o que significa que eles podem substituir os capacitores atuais, que são seis vezes maiores.

p Ron Outlaw disse que o trabalho continua no sentido de aumentar a capacitância e tentar tornar as folhas de grafeno mais altas e mais paralelas com o objetivo de encontrar o equilíbrio perfeito de armazenamento de carga máxima com restrição mínima de fluxo de íons no eletrólito. Conforme o tamanho e o peso dos ultracapacitores são reduzidos, eles encontrarão mais aplicações em áreas como companhias aéreas, as forças Armadas, e NASA. p © 2010 PhysOrg.com