p Os cientistas criaram uma nova geração de sistemas de baixo custo, supercapacitores de alta energia para alimentar veículos elétricos. p Pesquisadores do Imperial College London e University College London (UCL) produziram um mais barato, material de eletrodo mais sustentável e com alta densidade de energia para supercapacitores, o que poderia abrir caminho para uma penetração mais ampla no mercado desta alta potência, tecnologia de veículo elétrico de carregamento rápido.

p No estudo, publicado em Ciência Avançada , a equipe usou lignina, um subproduto de base biológica da indústria de papel, para criar eletrodos autônomos com capacidade aprimorada de armazenamento de energia.

p Os pesquisadores dizem que isso pode ser uma virada de jogo para a tecnologia existente de supercapacitores, fornecendo um mais barato, alternativa mais sustentável aos modelos atuais. A equipe enfatiza a importância de reduzir o custo de produção de eletrodos à base de carbono e a dependência de materiais críticos para que os supercapacitores independentes desempenhem um papel importante na descarbonização da indústria de transporte ao lado de baterias e células de combustível.

p Materiais sustentáveis

p Usando lignina no lugar do caro carbono à base de grafeno, a equipe produziu uma estrutura independente, mais leve e menor do que os modelos atuais, sem comprometer a capacidade de armazenamento de energia. Isso os torna ideais para uso em veículos elétricos de curta distância, como ônibus, táxis e bondes onde eles têm capacidade para carregar no tempo que os passageiros levam para sair e entrar no veículo.

p A co-autora da correspondência, Dra. Maria Crespo Ribadeneyra, do Departamento de Engenharia Química do Imperial, disse:"Os supercondensadores são candidatos ideais para o transporte elétrico em centros urbanos, onde a poluição é uma preocupação cada vez mais premente. Contudo, muitas vezes são esquecidos por causa do alto custo de produção.

p "Nossa pesquisa é baseada em um material de base biológica sustentável e de baixo custo que pode armazenar mais energia por unidade de volume do que muitas outras alternativas caras. Isso é particularmente importante no setor automotivo, onde a otimização do espaço e dos custos dos componentes é crucial. "

p A co-autora, Professora Magda Titirici, do Departamento de Engenharia Química do Imperial, acrescentou:"A criação de materiais multifuncionais sustentáveis ​​a partir de resíduos de biomassa, como a lignina, possibilitará uma cadeia de suprimentos sustentável e acessível para materiais energéticos no futuro e eliminará nossa dependência de materiais críticos materiais como o lítio.

p "A ideia de prensar vários papéis de carbono independentes juntos para armazenar mais carga em um pequeno volume é inovadora e tem potencial para o desenvolvimento estrutural futuro. Imagine que, em vez de os eletrodos serem apoiados em uma capa de telefone ou no teto de um carro, eles são o caso ou o telhado. "

p Microestruturas sob medida

p A técnica inovadora desenvolvida pela equipe neste estudo usou esteiras de nanofibras de lignina eletrofiadas, que foram comprimidas em uma estrutura densa. Isso lhes permitiu adaptar a microestrutura interna dos eletrodos, reduzindo a quantidade de poros de tamanho micrométrico que não contribuem para o armazenamento de energia, enquanto retém a porosidade das fibras individuais que armazenam carga elétrica. Este trabalho foi possível usando imagens avançadas semelhantes ao raio-X para visualizar as microestruturas internas em três dimensões.

p O Dr. Rhodri Jervis do Laboratório de Inovação Eletroquímica (EIL) da UCL e co-autor explicou:"Enfrentar o grande desafio da eletrificação generalizada exigirá uma variedade de dispositivos de armazenamento e conversão de energia para funcionar em harmonia uns com os outros, usando materiais avançados e sustentáveis.

p "De baterias a células de combustível e supercapacitores, é fundamental entender a microestrutura dos materiais usados ​​nesses dispositivos para fazer melhorias nas tecnologias atuais. Em nosso laboratório, temos desenvolvido abordagens de imagem avançadas para visualizar e avaliar essas microestruturas em três dimensões, e este trabalho destaca o benefício da imagem 3D para desvendar o potencial de novos materiais no armazenamento de energia. "

p A equipe de pesquisa agora está trabalhando para garantir que essa tecnologia possa se tornar comercialmente viável. Eles estão atualmente desenvolvendo um novo supercapacitor com um eletrólito não corrosivo e mais econômico que pode ser implementado em dispositivos comerciais.