p Embora nossos gadgets hoje em dia estejam cada vez menores e mais potentes, o desenvolvimento de baterias comerciais suficientemente pequenas e com capacidade suficiente para alimentar suas demandas que consomem muita energia não acompanhou o ritmo. p A maioria das pessoas já ouviu falar das baterias de íon de lítio (Li-ion). Eles estão em quase todos os dispositivos eletrônicos móveis - de seu telefone celular e laptop, através de fontes de alimentação de backup em jatos e até naves espaciais. Surpreendentemente, apesar desta grande demanda, o design fundamental das baterias de íon-lítio permaneceu amplamente semelhante nos últimos anos.

p A vida da bateria é freqüentemente o fator limitante em muitas aplicações existentes e experimentais. É a chave para o futuro de tecnologias como carros elétricos, e para armazenamento de energia de alta capacidade para energias renováveis, como energia eólica e solar. Na verdade, o progresso comparativamente lento com o desenvolvimento de novas baterias resultou em muitos fabricantes de eletrônicos tentando reduzir ou manter os requisitos de energia de seus produtos para encontrar um equilíbrio.

p O que não quer dizer que não haja pesquisas sobre novas técnicas de armazenamento de energia. Longe disso, na verdade. Nas últimas décadas, assistimos a uma explosão de pesquisas nesta área. Sem surpresa, boa parte disso gira em torno do aprimoramento das baterias de íon-lítio. O novo grafeno "material maravilhoso" também foi sugerido como uma possível chave para a solução. O grafeno tem uma série de propriedades interessantes que levaram os pesquisadores a sugerir a modificação de componentes das baterias de íon-lítio, ou usando grafeno como meio de armazenamento de energia, em vez de soluções promissoras.

p Basta adicionar grafeno

p O grafeno também tem sido usado para desenvolver dispositivos eletrônicos com requisitos de energia extremamente baixos. Isso é possível (em parte) porque o grafeno puro tem a resistividade mais baixa de qualquer material conhecido em temperatura ambiente - dispositivos feitos de grafeno puro podem conduzir eletricidade de forma mais eficiente do que qualquer outro material (em temperatura ambiente). Como consequência, muito pouca energia é desperdiçada.

p Dispositivos construídos com grafeno não experimentariam os mesmos problemas de aquecimento enfrentados pela eletrônica atual - eles poderiam funcionar indefinidamente com muito pouco aumento na temperatura. O calor é ruim para a eletrônica; isso significa que a energia está sendo desperdiçada e muitas vezes serve para reduzir ainda mais a eficiência do dispositivo à medida que ele aquece. O grafeno puro elimina virtualmente as perdas de energia desse tipo, o que torna os dispositivos produzidos a partir dele extremamente eficientes em termos de energia. Para eletrônicos de consumo, isso pode significar dispositivos significativamente mais poderosos com vida útil da bateria muito melhor - um cenário onde todos ganham, se é que houve um.

p O que mais, estudos indicam que o uso de grafeno para substituir ou aprimorar componentes de baterias de íon-lítio pode melhorar significativamente a densidade de energia e a longevidade da bateria. Uma técnica popular tem sido fazer os ânodos ou cátodos em baterias de íon-lítio de grafeno.

p Sua próxima bateria pode ser um supercapacitor

p Outra técnica é usar o grafeno como o próprio meio de armazenamento de energia. Isso tem sido usado para construir supercapacitores - talvez o mais forte concorrente futuro das baterias de íon-lítio em usos que exigem tempos de carga muito rápidos, como no caso de carros elétricos.

p Esta é sem dúvida sua característica crítica. Um supercapacitor pode ir de totalmente descarregado para totalmente carregado muitas ordens de magnitude mais rápido do que baterias de íon de lítio comparáveis. Nesse contexto, é a grande área de superfície do grafeno que é importante, porque a quantidade de carga que pode ser armazenada está relacionada à área de superfície dos materiais de que é feita. Então novamente, o grafeno é ideal.

p Apesar do potencial dos supercapacitores de desafiar a onipresente bateria de íons de lítio, os supercondensadores atuais são invariavelmente grandes e caros demais para substituí-los nas mesmas funções. Contudo, protótipos indicam que supercondutores podem atender aos requisitos necessários para substituir baterias convencionais em um futuro não muito distante.

p Em última análise, o desafio de qualquer um desses protótipos é a capacidade de dimensionar a produção para atender às demandas da indústria de eletrônicos de consumo. As soluções à base de grafeno têm sido notoriamente difíceis de fabricar em grande escala, graças em parte à dificuldade de isolar o grafeno de alta qualidade. No entanto, o futuro para armazenamento de energia e tecnologia de eficiência energética parece brilhante. Se o grafeno, em última análise, desempenha um papel na revolução ou não, Está claro que a pesquisa dessas tecnologias acabará por levar à introdução de produtos mais baratos e duráveis, com maior capacidade.

p Não é um eufemismo dizer que uma revolução energética o aguarda como resultado de dispositivos de armazenamento de energia de próxima geração, o que pode ajudar a inaugurar a era dos veículos totalmente elétricos, geração de energia renovável em grande escala e o fim de nossa dependência de combustíveis fósseis. p Esta história foi publicada como cortesia de The Conversation (sob Creative Commons-Atribuição / Sem derivados).