{"id":2495,"date":"2020-06-24T17:24:51","date_gmt":"2020-06-24T20:24:51","guid":{"rendered":"http:\/\/cine.org.br\/?p=2495"},"modified":"2020-06-24T17:24:59","modified_gmt":"2020-06-24T20:24:59","slug":"pesquisadores-do-cine-propoem-novas-estrategias-para-a-caracterizacao-eletroquimica-de-materiais-usados-em-supercapacitores","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.cine.org.br\/en\/pesquisadores-do-cine-propoem-novas-estrategias-para-a-caracterizacao-eletroquimica-de-materiais-usados-em-supercapacitores\/","title":{"rendered":"Pesquisadores do CINE prop\u00f5em novas estrat\u00e9gias para a caracteriza\u00e7\u00e3o eletroqu\u00edmica de materiais usados em supercapacitores"},"content":{"rendered":"\n

Grupo da Divis\u00e3o de Armazenamento Avan\u00e7ado de Energia alerta que v\u00e1rias medidas atuais podem mostrar falsos resultados imposs\u00edveis de obter em dispositivos reais<\/em><\/p>\n\n\n\n

A busca por novas tecnologias que concretizem a transi\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica para fontes sustent\u00e1veis envolve, muitas vezes, a necessidade de supera\u00e7\u00e3o de barreiras entre resultados obtidos nos laborat\u00f3rios e a aplica\u00e7\u00e3o em dispositivos eficientes, dur\u00e1veis e com rela\u00e7\u00e3o entre custo e benef\u00edcio que viabilize sua utiliza\u00e7\u00e3o em larga escala. Na \u00e1rea de armazenamento de energia, pesquisadores vinculados \u00e0 divis\u00e3o de Armazenamento Avan\u00e7ado de Energia (AES) do Centro de Inova\u00e7\u00e3o em Novas Energias (CINE) alertam, em artigo de revis\u00e3o publicado recentemente, que o uso inapropriado de algumas t\u00e9cnicas de caracteriza\u00e7\u00e3o de materiais usados em supercapacitores baseadas na eletroqu\u00edmica podem estar dificultando a supera\u00e7\u00e3o dessa barreira.<\/p>\n\n\n\n

Baterias e capacitores t\u00eam, por defini\u00e7\u00e3o, comportamentos eletroqu\u00edmicos distintos e, assim, propriedades e fun\u00e7\u00f5es tamb\u00e9m diferentes, e complementares. A principal qualidade das baterias \u00e9 a quantidade total de energia que pode ser armazenada nesses dispositivos e, no caso dos capacitores, o que mais importa \u00e9 a pot\u00eancia e, assim, a possibilidade de carregamento e de libera\u00e7\u00e3o da energia em curtos intervalos de tempo.\u00a0<\/p>\n\n\n\n

Combinados, os dispositivos podem permitir a libera\u00e7\u00e3o r\u00e1pida de grandes quantidades de energia e, tamb\u00e9m, seu carregamento r\u00e1pido. \u201cO capacitor tem propriedades que a bateria n\u00e3o tem, e vice-versa. Em um \u00f4nibus el\u00e9trico, por exemplo, se voc\u00ea tivesse somente uma c\u00e9lula a combust\u00edvel a hidrog\u00eanio, que \u00e9 uma bateria de fluxo gasoso, o ve\u00edculo n\u00e3o aceleraria conforme o desejado, porque ela n\u00e3o exibe elevada pot\u00eancia, mas sim elevada energia armazenada. A bateria carrega o supercapacitor e, quando voc\u00ea acelera o ve\u00edculo, \u00e9 o supercapacitor que rapidamente libera a energia el\u00e9trica. A energia prim\u00e1ria do sistema el\u00e9trico n\u00e3o vem do supercapacitor, que n\u00e3o converte continuamente energia qu\u00edmica em el\u00e9trica, mas \u00e9 ele que armazena temporariamente a energia recebida, podendo liber\u00e1-la rapidamente\u201d, ilustra Leonardo Morais da Silva, docente atuante no Laborat\u00f3rio de Eletroqu\u00edmica Fundamental e Aplicada da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri (UFVJM), um dos autores do artigo.<\/p>\n\n\n\n

Para que a demanda global por dispositivos de armazenamento de energia com alta performance no cen\u00e1rio de transi\u00e7\u00e3o energ\u00e9tica possa ser atendida, a pesquisa nas \u00faltimas d\u00e9cadas tem focado o desenvolvimento de materiais nanoestruturados com propriedades sob medida para aplica\u00e7\u00f5es espec\u00edficas. No caso do CINE, os pesquisadores t\u00eam trabalhado especialmente com materiais de eletrodo porosos a base de carbono decorados com diferentes tipos de materiais, que t\u00eam a vantagem de permitir o armazenamento de maior quantidade de carga el\u00e9trica em dispositivos menores, j\u00e1 que, neles, \u00e9 maior a quantidade de carga e pot\u00eancia por unidade de volume (a chamada densidade volum\u00e9trica de carga e energia). E, para que haja avan\u00e7os reais no caminho entre o conhecimento fundamental e a aplica\u00e7\u00e3o tecnol\u00f3gica, \u00e9 fundamental que a caracteriza\u00e7\u00e3o eletroqu\u00edmica desses novos materiais se d\u00ea com o uso de m\u00e9todos e modelos te\u00f3ricos adequados \u00e0 sua natureza porosa.<\/p>\n\n\n\n

Na primeira parte do artigo publicado recentemente, o foco est\u00e1 na distin\u00e7\u00e3o fundamental entre baterias, capacitores e supercapacitores mencionada anteriormente. Mas \u00e9 na segunda parte que os pesquisadores do CINE trazem sua principal contribui\u00e7\u00e3o. Nela, o grupo faz uma an\u00e1lise abrangente da literatura para embasar justamente o alerta sobre o uso inadequado de alguns m\u00e9todos e de teorias cl\u00e1ssicas na caracteriza\u00e7\u00e3o de materiais usados nos supercapacitores.<\/p>\n\n\n\n

\u201cO objetivo principal do artigo \u00e9 tratar de boas pr\u00e1ticas cient\u00edficas. N\u00f3s fizemos a revis\u00e3o da literatura e identificamos que h\u00e1 um erro recorrente nos estudos eletroqu\u00edmicos, em que eletrodos que seriam \u00fateis para baterias s\u00e3o erroneamente caracterizados como se fossem apropriados para supercapacitores. Tratando os dados de forma errada, s\u00e3o obtidos valores ilus\u00f3rios de capacit\u00e2ncia espec\u00edfica (unidades de F\/g), que n\u00e3o existem e s\u00f3 aparecem porque a caracteriza\u00e7\u00e3o n\u00e3o foi feita corretamente. Ou seja, nestes casos o que se tem em m\u00e3os \u00e9 uma capacidade espec\u00edfica (unidades de Ah\/g) inerente \u00e0s baterias\u201d, explica Leonardo Morais da Silva.<\/p>\n\n\n\n

Segundo os pesquisadores, as conclus\u00f5es apresentadas no artigo invalidam v\u00e1rios dados relatados e algumas equa\u00e7\u00f5es utilizadas na literatura da \u00e1rea, ou seja, em artigos sobre novos materiais para supercapacitores, inclusive em peri\u00f3dicos de renome. \u201cCom isso, materiais apresentados como muito promissores para supercapacitores se revelam n\u00e3o t\u00e3o promissores assim. Se formos us\u00e1-los em dispositivos pr\u00e1ticos, n\u00e3o alcan\u00e7aremos os par\u00e2metros de m\u00e9rito anunciados, como, por exemplo, os valores de capacit\u00e2ncia e pot\u00eancia nominais que o sistema acomoda, que cair\u00e3o muito\u201d, complementa o pesquisador.<\/p>\n\n\n\n

Morais da Silva avalia que essa interpreta\u00e7\u00e3o equivocada dos achados experimentais muitas vezes resulta de desconhecimento sobre os aspectos fundamentais da eletroqu\u00edmica de dispositivos s\u00f3lidos. \u201cA Eletroqu\u00edmica \u00e9 uma ci\u00eancia transdisciplinar, que exige conhecimentos em Qu\u00edmica, F\u00edsica e Matem\u00e1tica, conhecimentos fundamentais. Muitas vezes, o pesquisador da \u00e1rea aplicada usa softwares acoplados aos equipamentos que coletam os dados para an\u00e1lise dos resultados, em que esses m\u00e9todos inapropriados j\u00e1 est\u00e3o embutidos, e se ele n\u00e3o tem conhecimento dessas quest\u00f5es, n\u00e3o identifica na raiz do problema que o resultado est\u00e1 errado\u201d, explica.<\/p>\n\n\n\n

Por isso, junto \u00e0 cr\u00edtica, o grupo do CINE prop\u00f5e estrat\u00e9gias mais adequadas, baseadas em boas pr\u00e1ticas cient\u00edficas, para a caracteriza\u00e7\u00e3o dos materiais que constituem os eletrodos porosos usados nos supercapacitores. A publica\u00e7\u00e3o compartilha, assim, diretrizes para o estabelecimento de protocolos que permitam a equaliza\u00e7\u00e3o de resultados experimentais obtidos em diferentes laborat\u00f3rios, relativos \u00e0 capacit\u00e2ncia espec\u00edfica de supercapacitores, bem como \u00e0 devida distin\u00e7\u00e3o entre baterias e supercapacitores, que nem sempre \u00e9 \u00f3bvia. Com isso, a expectativa \u00e9 que valores mais realistas de quantidades eletroqu\u00edmicas possam ser determinados e reportados apropriadamente por diferentes grupos de pesquisa.<\/p>\n\n\n\n

O artigo, intitulado \u201cReviewing the fundamentals of supercapacitors and the difficulties involving the analysis of the electrochemical findings obtained for porous electrode materials<\/a>\u201d, pode ser conferido no peri\u00f3dico Energy Storage Materials<\/em>. Tamb\u00e9m assinam a publica\u00e7\u00e3o Hudson Zanin, Reinaldo Cesar, Bruno Morandi Pires, Rafael Vicentini e Willian Nunes, todos da AES, e C\u00e1ssio M. R. Moreira, J\u00e9ferson H. M. Santos e Lindomar G. de Souza, da UFVJM. <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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