Um dispositivo de armazenamento de energia concebido para ser reciclado
O supercondensador compacto e recarregável pode ser desmontado e reutilizado, representando um passo em direção a dispositivos eletrónicos mais sustentáveis
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Os relógios inteligentes, os telemóveis e até mesmo alguns drones dependem de sistemas de armazenamento de energia leves e recarregáveis. Quando esses dispositivos se desgastam, muitos acabam por se tornar resíduos eletrónicos. Agora, investigadores que publicaram um artigo na revistaACS Energy Lettersdesenvolveram um supercondensador compacto que pode ser rapidamente desmontado em componentes reutilizáveis. Utilizaram os dispositivos para alimentar a hélice de um planador e, em seguida, desmontaram um supercondensador e reutilizaram sequencialmente as peças em dois novos supercondensadores que tiveram um desempenho tão bom quanto o do dispositivo original.
A hélice deste planador era alimentada por supercondensadores protótipos instalados nas asas, que podem ser desmontados e reciclados para a criação de novos dispositivos de armazenamento de energia.
Tse Nga Ng
Muitos dispositivos recarregáveis utilizam tecnologia de iões de lítio e contêm eletrólitos inflamáveis. Além disso, são difíceis de reciclar porque os componentes não se separam facilmente. Por isso, Tse Nga Ng, Nandu Koripally e os seus colegas procuraram uma abordagem mais sustentável para o armazenamento compacto de energia. O seu trabalho levou-os a desenvolver um supercondensador que utilizava iões de zinco num eletrólito à base de água e não inflamável, adesivos solúveis e materiais condutores de eletricidade reutilizáveis.
«Partimos do trabalho anterior do nosso laboratório, combinando a química alternativa de iões de zinco de alta energia com supercondensadores estruturais para criar uma versão reciclável que permite uma segunda vida útil às células e supera o desempenho dos dispositivos de última geração anteriores», afirma Koripally, autor principal do estudo.
Para o supercondensador, os investigadores criaram um ânodo de zinco metálico com folha de cobre e um cátodo de fibra de carvão ativado. Entre ambos, colocaram um eletrólito sólido feito de uma resina porosa revestida a uma película de plástico e embebida numa solução de sal de cloreto de zinco(II). A resina formava ligações fortes quando aquecida, mas desintegrava-se num líquido ligeiramente ácido. Por fim, fundiram as camadas através do calor, formando um dispositivo fino com um potencial de 2 volts.
Como prova de conceito, os investigadores integraram quatro supercondensadores nas asas de um modelo de planador. Quando lançado como um avião de papel, percorreu 12 pés (3,7 metros) quando o motor da hélice era alimentado pelos supercondensadores, em comparação com 8 pés (3,4 metros) sem uma fonte de energia externa.
Os investigadores colocaram então um dos supercapacitores numa solução à base de água ligeiramente ácida para o desmontar. Em 30 minutos, as camadas separaram-se. O cátodo de fibra de carbono recuperado foi reutilizado mais duas vezes, sempre com eletrólitos sólidos novos e ânodos de zinco. Desde a fabricação inicial até às duas rondas de reciclagem, as fibras de carbono completaram com sucesso mais de 172 000 ciclos de carga e descarga e mantiveram um desempenho elétrico semelhante ao longo de toda a sua vida útil.
Estas descobertas demonstram uma abordagem promissora para o armazenamento de energia leve que minimiza os resíduos eletrónicos, afirma a equipa.
«A sustentabilidade e o desempenho não têm de ser objetivos concorrentes», afirma Koripally. «Ao considerarmos todo o ciclo de vida do material, podemos combinar os requisitos de conceção numa única solução para criar dispositivos estruturais de armazenamento de energia que mantenham um elevado desempenho e sejam simples de reparar e reutilizar.»
Observação: Este artigo foi traduzido usando um sistema de computador sem intervenção humana. A LUMITOS oferece essas traduções automáticas para apresentar uma gama mais ampla de notícias atuais. Como este artigo foi traduzido com tradução automática, é possível que contenha erros de vocabulário, sintaxe ou gramática. O artigo original em Inglês pode ser encontrado aqui.
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