p (PhysOrg.com) - Os cientistas sabem que o uso de supercapacitores em conjunto com baterias pode aumentar muito a economia de combustível de veículos elétricos híbridos (HEVs) devido ao fato de que os supercapacitores podem recuperar e fornecer energia muito mais rapidamente do que as baterias. Esta habilidade, por exemplo, permite que um supercapacitor recupere toda a energia durante a frenagem brusca, enquanto uma bateria permitiria que a energia fosse desperdiçada na frenagem por atrito devido à sua incapacidade de coletar energia rapidamente. p “As baterias não podem coletar ou fornecer energia rapidamente, ”Rajesh Rajamani, um professor de engenharia mecânica da Universidade de Minnesota, contado PhysOrg.com . “Quando um veículo tem que frear rapidamente, os freios de fricção devem ser usados ​​além dos freios eletromagnéticos, porque os freios eletromagnéticos não podem carregar uma bateria com rapidez suficiente para desacelerar o veículo tão rapidamente quanto o motorista deseja. Ao contrário das baterias, um supercapacitor pode coletar e fornecer energia muito rapidamente. ”

p Contudo, um dos maiores desafios que os pesquisadores enfrentam na implementação de supercapacitores em HEVs é encontrar um lugar sob o capô para encaixar os dispositivos volumosos. Parte da razão pela qual os supercapacitores são volumosos é que eles costumam usar um eletrólito líquido perigoso que precisa ser selado e alojado, e esses materiais de proteção adicionam peso e volume aos dispositivos.

p Para evitar este problema, Rajamani e seus colegas Shan Hu da Universidade de Minnesota e Xun Yu da Universidade do Norte do Texas projetaram um supercapacitor que é totalmente de estado sólido, incluindo um eletrólito de estado sólido que não requer materiais de proteção volumosos. O novo supercapacitor tem um desempenho competitivo com supercapacitores comerciais, ainda é fino e flexível o suficiente para caber em quase qualquer lugar em um HEV, possivelmente até mesmo montado nas superfícies internas da carroceria do veículo. Os pesquisadores publicaram seu estudo sobre o flexível, supercapacitores de estado sólido em uma edição recente da Cartas de Física Aplicada .

p “Os HEVs no mercado hoje não têm supercapacitores, ”Rajamani disse. “Vários grupos de pesquisa têm trabalhado no uso de supercapacitores em conjunto com baterias em HEVs para fornecer melhor economia de combustível e resposta mais rápida do veículo. Nossa pesquisa fornece a eles um novo supercapacitor que é flexível e de estado sólido e não requer espaço no capô ou no porta-malas. ”

p O novo supercapacitor de estado sólido consiste em papel de algodão revestido com nanotubo de carbono de parede única como eletrodos e um polímero sólido como eletrólito. Para os eletrodos, os pesquisadores usaram o papel de algodão que normalmente é usado para máscaras faciais cosméticas, uma vez que é mais leve e absorvente do que o papel de impressão. Depois de cortar o papel de algodão no formato desejado, os pesquisadores mergulharam repetidamente o papel em uma solução de nanotubos tratados com ácido, que aderiu fortemente ao papel.

p Para o eletrólito, os pesquisadores misturaram e aqueceram uma solução de polímero que originalmente parecia transparente, gel tipo cola. Mas depois de mergulhar os eletrodos acabados no gel, montar os eletrodos face a face e permitir que tudo seque, o excesso de água evaporou e o eletrólito solidificou.

p “O maior significado do nosso trabalho é que ele resultou em um supercapacitor flexível e de estado sólido, ”Rajamani disse. “Outros pesquisadores já usaram nanotubos de carbono nos eletrodos para supercaps. Contudo, seus supercaps também utilizavam eletrólitos líquidos e, portanto, não eram totalmente de estado sólido nem flexíveis. ”

p Em testes, o supercapacitor pode ser carregado com mais de 3 volts, o que é benéfico para alcançar uma alta densidade de energia, ou permitindo que mais energia seja armazenada em um determinado volume. As outras especificações do supercapacitor - uma capacitância específica de 13,15 F / ge uma energia específica de 5,54 Wh / kg - são muito semelhantes aos valores dos supercapacitores comerciais. Mais, sua flexibilidade permite que seja dobrado para facilitar o encaixe em pequenos espaços, o que pode torná-lo útil para eletrônicos portáteis, bem como HEVs.

p A maior desvantagem do novo supercapacitor é sua alta resistência, o que resulta em uma baixa densidade de potência geral e, portanto, em uma taxa de recarga lenta. Os pesquisadores acham que a razão para a alta resistência é devido aos eletrodos de nanotubo de papel, que têm uma resistência maior do que os eletrodos de metal. Contudo, eles prevêem que o revestimento do papel de algodão com uma solução de nanotubo de densidade mais alta pode reduzir a resistência, e planejam trabalhar mais nessa questão no futuro. p Copyright 2011 PhysOrg.com.
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