Papel de energia

Papel de energia bate quatro recordes mundiais

Redação do Site Inovação Tecnológica -  09/12/2015

A equipe acaba de receber um financiamento milionário da Fundação Sueca de Pesquisas Estratégicas para tentar transformar o protótipo em produto comercializável. [Imagem: Thor Balkhed/LIU]

Energia no papel

Fabricar baterias de papel e demadeira é algo que os pesquisadores vêm tentando fazer há algum tempo devido ao baixo custo e à leveza dos materiais envolvidos.

Abdellah Malti e seus colegas da Universidade de Linkoping, na Suécia, escreveram um novo capítulo nessa história - e um capítulo que vale bem por um livro inteiro.

O protótipo do "papel de energia", como a equipe o chama, medindo 15 centímetros de diâmetro e alguns décimos de milímetro de espessura, conseguiu armazenar até 1 Farad, a mesma capacidade dos supercapacitores atualmente no mercado, que são muito maiores e usam materiais bem mais caros.

De acordo com a equipe, o protótipo bateu nada menos do que quatro recordes mundiais simultaneamente, o que explica sua excepcional capacidade de armazenamento de eletricidade:

1. Carga e capacitância mais elevadas em eletrônicos orgânicos: 1 Coulomb e 2 Farads, respectivamente.
2. Corrente mais elevada em um condutor orgânico: 1 Ampere.
3. Mais elevada capacidade de condução simultânea de íons e elétrons.
4. Transcondutância mais elevada em um transístor: 1 Siemens (o siemens é o inverso do ohm).

Faltam ciclos

O recarregamento do papel de energia é no estilo dos capacitores - super-rápido, feito em apenas alguns segundos - e o protótipo apresentou uma durabilidade de algumas centenas de cargas e descargas - o padrão para um produto comercial fica ao redor dos mil ciclos.

"Filmes finos que funcionam como capacitores já existem há algum tempo. O que nós fizemos foi produzir o material em três dimensões. Nós podemos produzir folhas grossas," disse o professor Xavier Crispin, orientador do trabalho, ele próprio envolvido em um trabalho seminal que chamou a atenção há algumas semanas, com a criação de circuitos eletrônicos dentro de plantas vivas.

Embora não seja um concorrente direto com as baterias, o papel de energia tem múltiplas vantagens. [Imagem: Laboratório de Eletrônica Orgânica/LiU]

Papel de energia

A base desse híbrido de bateria e capacitor é a nanocelulose, fibras de celulose reduzidas à nanoescala - 20 nanômetros, em média - por um processo de alta pressão, à qual é adicionado um polímero condutor chamado PEDOT:PSS - todo o processo é feito em água.

As fibras de nanocelulose recobertas pelo polímero formam um emaranhado, com os inúmeros espaços entre as fibras permitindo que o polímero funcione como eletrólito.

Ao contrário dos capacitores e baterias atualmente no mercado, o papel de energia é produzido a partir de materiais simples - celulose renovável e um polímero facilmente disponível -, é leve, não requer produtos químicos perigosos ou metais pesados e é à prova d'água.

Não por acaso, a equipe acaba de receber um financiamento milionário da Fundação Sueca de Pesquisas Estratégicas para tentar transformar o protótipo em produto comercializável.

Bibliografia:

An Organic Mixed Ion-Electron Conductor for Power Electronics
Abdellah Malti, Jesper Edberg, Hjalmar Granberg, Zia Ullah Khan, Jens W. Andreasen, Xianjie Liu, Dan Zhao, Hao Zhang, Yulong Yao, Joseph W. Brill, Isak Engquist, Mats Fahlman, Lars Wagberg, Xavier Crispin, Magnus Berggren.
Advanced Science
Vol.: Early View
DOI: 10.1002/advs.201500305