Projeto desenvolve dispositivos para armazenamento de energia

Na sociedade moderna há uma crescente demanda por soluções para questões ambientais. No setor de transporte, a poluição e emissão de gases gerados pelo uso de combustíveis fósseis são focos de considerável atenção. Existe um grande interesse na utilização de formas de energia renováveis com redução do impacto ambiental. A introdução de fontes alternativas de combustíveis não fósseis, envolve em médio prazo, a implementação de tecnologias de veículos elétricos e híbridos. Estes veículos exigem dispositivos de armazenagem de energia com alto desempenho, carga rápida, baixo custo e ambientalmente seguros. Nos setores de produção e distribuição de energia, a ampliação na utilização de energia eólia e solar implica no desenvolvimento de sistemas para o acúmulo e nivelamento de energia. Além disso, há uma demanda incessante por dispositivos de estocagem de energia mais compactos, leves e flexíveis para uma nova geração de equipamentos eletrônicos portáteis como celulares, computadores (netbooks, ultrabooks), tablets, entre outros. As baterias recarregáveis, células a combustível, e os Supercapacitores se destacam como dispositivos extremamente promissores para estas aplicações.

Historicamente, as baterias recarregáveis têm sido empregadas como principal dispositivo de armazenagem de energia. Entretanto, sua baixa densidade de potência e ciclo de vida curto são limitantes para utilização em muitos equipamentos. Nesse contexto, os Supercapacitorestêm emergido como uma opção interessante. Estes dispositivos fornecem capacitâncias da ordem de dezenas de Farad (F), podendo atingir até mesmo centenas de Farad, ou seja, várias ordens de grandeza mais elevadas que os capacitores convencionais. Quando comparados às baterias, estes capacitores são capazes de fornecer altas densidades de potência (1000-55000 W Kg^-1) e elevados ciclos de carga e descarga (> 100.000), embora ainda apresentem menores densidades de energia. Existem aplicações nas quais a utilização conjunta de baterias e supercapacitores é uma alternativa importante como nos veículos híbridos/elétricos.

Nesse contexto, os nanomateriais de carbono desempenham um papel central. Com o surgimento nas últimas décadas de novas formas do carbono como os nanotubos de carbono e mais recentemente o grafeno, pesquisas voltadas para sua aplicação em dispositivos de armazenagem e conversão de energia, como os Supercapacitores são essenciais e tiveram crescimento acentuado nos últimos anos.

O Professor João Paulo Campos Trigueiro, docente da área de Química do IFMG Campus Betim tem se dedicado há mais de uma década à pesquisa envolvendo nanomateriais de carbno para aplicações em dispositivos de estocagem de energia. Ao longo desses anos várias abordagens para a construção de supercapacitores foram feitas visando a obtenção de dispositivos mais eficientes energeticamente e que venham a atender cada vez mais as necessidades impostas pela sociedade moderna.

Segundo o Professor, o surgimento de tecnologias de Supercapacitores mais avançadas darão origem a um novo mercado que já começa a surgir. Isso já pode ser verificado nas áreas de energia para memória de “back-up” e, em uma escala maior, no desenvolvimento de sistemas híbridos bateria/capacitor para suprir os requisitos de energia de veículos elétricos. A inovação em dispositivos para atendimento de demandas do setor de energia pela produção Supercapacitores com altas capacitâncias, densidades de energia e potência, sólidos, leves, flexíveis e de fácil miniaturização é um objetivo de alta relevância tecnológica.