p (PhysOrg.com) - Para desenvolver veículos elétricos de última geração, sistemas de energia solar, e outras tecnologias de energia limpa, os pesquisadores precisam de uma maneira eficiente de armazenar a energia. Um dos principais dispositivos de armazenamento de energia para essas aplicações e outras é um supercapacitor, também chamado de capacitor elétrico de camada dupla. Em um estudo recente, cientistas investigaram a possibilidade de usar um material chamado carbono com modelo de zeólita para o eletrodo neste tipo de capacitor, e descobri que a estrutura de poros exclusiva do material melhora muito o desempenho geral do capacitor. p Os pesquisadores, Hiroyuki Itoi, Hirotomo Nishihara, Taichi Kogure, e Takashi Kyotani, da Tohoku University em Sendai, Japão, publicaram seus resultados sobre o capacitor elétrico de camada dupla de alto desempenho em uma edição recente da Jornal da American Chemical Society .

p Para armazenar energia, o capacitor elétrico de camada dupla é carregado por íons que migram de uma solução a granel para um eletrodo, onde eles são adsorvidos. Antes de atingir a superfície do eletrodo, os íons têm que viajar através de nanoporos estreitos tão rápida e eficientemente quanto possível. Basicamente, quanto mais rápido os íons podem viajar por esses caminhos, quanto mais rápido o capacitor pode ser carregado, resultando em um desempenho de alta taxa. Também, quanto maior for a densidade de íons adsorvidos no eletrodo, quanto maior a carga que o capacitor pode armazenar, resultando em uma alta capacitância volumétrica.

p Recentemente, os cientistas têm testado materiais com poros de vários tamanhos e estruturas para tentar alcançar tanto o transporte iônico rápido quanto a densidade iônica de alta adsorção. Mas os dois requisitos são um tanto contraditórios, uma vez que os íons podem viajar mais rapidamente através de nanoporos maiores, mas grandes nanoporos tornam a densidade do eletrodo baixa e, portanto, diminuem a densidade do íon adsorvido.

p “Neste trabalho, demonstramos com sucesso que é possível atender a dois requisitos aparentemente contraditórios, alta densidade de potência e alta capacitância volumétrica, com carbono modelado por zeólita, ”Nishihara disse PhysOrg.com .

p O carbono modelado por zeólita consiste em nanoporos com 1,2 nm de diâmetro (menores do que a maioria dos materiais de eletrodo) e que têm uma estrutura muito ordenada (enquanto outros poros podem ser desordenados e aleatórios). O pequeno tamanho dos nanoporos torna a densidade de íons adsorvidos alta, enquanto a estrutura ordenada - descrita como uma estrutura semelhante a diamante - permite que os íons passem rapidamente pelos nanoporos. Em um estudo anterior, os pesquisadores mostraram que o carbono modelado por zeólita com nanoporos menores que 1,2 nm não pode permitir o transporte rápido de íons, sugerindo que este tamanho pode fornecer o equilíbrio ideal entre desempenho de alta taxa e alta capacitância volumétrica.

p Em testes, as propriedades do carbono modelado por zeólita excederam as de outros materiais, demonstrando seu potencial para ser usado como um eletrodo para capacitores elétricos de dupla camada de alto desempenho.

p “Agora estamos tentando aumentar ainda mais a densidade de energia do carbono com modelo de zeólita até o mesmo nível das baterias secundárias, ”Nishihara disse. “Se tal capacitor elétrico de camada dupla for desenvolvido e usado para dispositivos móveis, como telefones celulares, seu tempo de carregamento pode ser reduzido para apenas alguns minutos. Outra aplicação futura importante de capacitores elétricos de camada dupla é um suporte de baterias secundárias em veículos elétricos para prolongar a vida útil da bateria. Também para este propósito, alcançar uma densidade de energia mais alta é um dos principais problemas. ” p Copyright 2010 PhysOrg.com.
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