Em uma civilização que depende fortemente da eletricidade, os supercapacitores desempenham um papel vital. Eles podem estabilizar as redes elétricas substituindo geradores de reserva, possibilitar o uso de energia regenerativa em processos de motores elétricos e até mesmo servir como fontes de energia de reserva para eletrônicos de baixa potência ou memória de computador. São necessários em grandes quantidades e não ao custo de todos os recursos mundiais, como cientistas alemães demonstraram com sucesso.
Fonte da imagem: Martin Künsting
Uma equipe de pesquisadores da Universidade Técnica de Hamburgo (Technische Universität Hamburg), liderada por Vasily Artyomov, demonstrou que a água pura comum pode atuar como eletrólito em um supercapacitor se colocada em canais nanométricos de minerais de argila. O desenvolvimento é chamado de “Capacitor Azul”. Ao contrário das baterias e supercapacitores convencionais, que geralmente utilizam sais, ácidos ou outros eletrólitos químicos, o novo sistema é construído com três componentes facilmente disponíveis: água, argila e carbono na forma de grafeno. O trabalho foi publicado na revista Nature Communications.
A chave da descoberta é que a água em canais com aproximadamente 1 nm de largura se comporta de maneira diferente da água comum em estado líquido. Esses canais são cerca de 100.000 vezes mais finos que um fio de cabelo humano. Dentro deles, as moléculas de água são tão fortemente confinadas pelas paredes da estrutura de argila que suas propriedades elétricas se alteram: a água torna-se capaz de transportar carga de forma eficaz sem a adição de sais ou ácidos. Neste sistema, o grafeno é necessário como um material de carbono altamente condutor para eletrodos convencionais, enquanto a argila forma inúmeros canais de água ultrafinos.
Em testes de laboratório, o Capacitor Azul manteve operação estável após mais de 60.000 ciclos de carga e descarga, mantendo uma tensão de até 1,6 V, um recorde para um eletrólito puramente aquoso. Se a tecnologia for desenvolvida com sucesso para uso comercial, poderá levar a soluções ecologicamente corretas para sistemas de estabilização de energia solar e eólica e para a engenharia elétrica em geral.