Cientistas da Universidade do Colorado em Boulder (CU Boulder) fizeram uma descoberta revolucionária que pode transformar a maneira como armazenamos e utilizamos energia em nossos dispositivos eletrônicos.
Imagine carregar seu celular ou laptop completamente em menos de um minuto, ou abastecer um carro elétrico em apenas 10 minutos. Embora essa realidade ainda não esteja ao nosso alcance, a pesquisa da equipe de cientistas liderada pelo professor Ankur Gupta pode tornar isso possível em um futuro próximo.
Publicado na renomada revista Proceedings of the National Academy of Sciences, o estudo revela como partículas carregadas minúsculas, chamadas íons, se movem dentro de uma complexa rede de poros microscópicos. Esta descoberta pode levar ao desenvolvimento de dispositivos de armazenamento de energia mais eficientes, como supercapacitores, que possuem tempos de carga extremamente rápidos e maior durabilidade em comparação às baterias tradicionais.
“Devido ao papel crucial da energia no futuro do planeta, senti-me inspirado a aplicar meus conhecimentos de engenharia química para avançar os dispositivos de armazenamento de energia”, explicou Gupta, professor assistente de engenharia química e biológica.
Segundo ele, várias técnicas de engenharia química utilizadas para estudar o fluxo em materiais porosos, como reservatórios de petróleo e filtragem de água, não foram plenamente aproveitadas em alguns sistemas de armazenamento de energia.
Carregar a bateria do celular e outros equipamentos será mais rápido
A descoberta é significativa não apenas para o armazenamento de energia em veículos e dispositivos eletrônicos, mas também para redes elétricas. Em redes onde a demanda de energia pode variar drasticamente, é crucial ter um armazenamento eficiente para evitar desperdício durante períodos de baixa demanda e garantir um fornecimento rápido durante picos de consumo.
Supercapacitores são dispositivos de armazenamento de energia que dependem da acumulação de íons em seus poros. Eles se destacam por seus tempos de carga rápidos e vida útil prolongada. “O principal atrativo dos supercapacitores é a velocidade”, disse Gupta. “Então, como podemos tornar seu carregamento e liberação de energia ainda mais rápidos? Através do movimento mais eficiente dos íons.”
A pesquisa atualiza a lei de Kirchhoff, que desde 1845 tem regido o fluxo de corrente em circuitos elétricos e é um conceito básico ensinado nas aulas de ciências do ensino médio. Diferente dos elétrons, os íons se movem devido a campos elétricos e à difusão, e os pesquisadores descobriram que seus movimentos nas interseções dos poros são diferentes do que a lei de Kirchhoff descreve.
Antes deste estudo, os movimentos dos íons eram descritos na literatura apenas em um único poro reto. Agora, com esta nova pesquisa, o movimento dos íons em uma rede complexa de milhares de poros interconectados pode ser simulado e previsto em poucos minutos. “Esse é o salto do trabalho”, afirmou Gupta. “Encontramos o elo perdido.”
