Como carregar totalmente o nosso portátil ou o telemóvel num minuto? Uma nova descoberta tecnológica pode ajudar

Uma investigação da Universidade do Colorado em Boulder revela uma pista para o mistério de como desenvolver tecnologias de carregamento rápido para computadores portáteis, telefones e dispositivos eletrónicos semelhantes, bem como para veículos elétricos (VE).

Ainda não é tecnicamente possível carregar os nossos aparelhos num minuto, quanto mais um carro elétrico em dez minutos, mas a investigação atual orienta a ciência numa direção em que este tipo de tecnologia poderá ser mais facilmente desenvolvido.

Numa recente investigação, os investigadores mostram como a atenção prestada aos iões, partículas carregadas, numa rede complexa de poros minúsculos, pode melhorar a conceção dos supercapacitores - nos quais se baseia a maior parte da tecnologia de armazenamento de energia no século XXI.

Porquê supercapacitores?

Os supercapacitores são dispositivos de armazenamento de energia que utilizam a estrutura e o movimento dos iões nos seus poros para carregar rapidamente e têm uma vida útil mais longa do que as pilhas. Gupta, coautor do estudo, inspirou-se nos seus conhecimentos de engenharia química para fazer avançar os dispositivos de armazenamento de energia, dada a importância da energia para o futuro do planeta.

“O principal atrativo dos supercapacitores reside na sua velocidade”, afirmou Gupta. “Então, como é que podemos tornar o seu carregamento e libertação de energia mais rápidos? Através de um movimento mais eficiente dos iões”.

Gupta afirma ainda: “Senti que o tema estava pouco explorado e, como tal, era a oportunidade perfeita”. O autor explicou ainda que os métodos de engenharia química são utilizados para compreender o fluxo em minerais porosos, como reservatórios de petróleo e sistemas de água, mas não foram aproveitados ao máximo nos sistemas de armazenamento de energia.

Não há dúvida de que já existe uma procura de dispositivos eletrónicos mais eficientes, em especial os que permitem carregar rapidamente os equipamentos eletrónicos.

Tecnologia revolucionária para aumentar o armazenamento de energia elétrica

Esta etapa de investigação é descrita como um avanço que pode levar ao desenvolvimento de dispositivos de armazenamento mais eficientes em termos energéticos através de supercapacitores. Este é um exemplo em que a convergência de disciplinas ou de conhecimentos de um domínio pode beneficiar outro de forma inovadora.

Este avanço poderá transformar não só a fiabilidade dos veículos elétricos, que é uma preocupação atual devido à necessidade de carregamentos frequentes e demorados, mas também, numa escala mais alargada, as redes elétricas. A evolução da procura de energia exige um armazenamento eficiente para evitar o desperdício durante os períodos de menor procura e um fornecimento fiável quando a procura é maior.

Isto altera mesmo a compreensão do fluxo de corrente adquirida nos anos de escola a partir da lei de Kirchoff, que descreve a forma como as correntes se movem nos circuitos elétricos. Aqui, os iões movem-se devido aos campos elétricos e à difusão, ao contrário da eletrónica, cujos movimentos são diferentes nas “encruzilhadas” dos poros, em comparação com o que Kirchhoff descreveu.

Antes, o movimento dos iões era apenas descrito num poro retilíneo com interseções opostas, mas aqui, o movimento dos iões ocorre numa estrutura complexa de poros interligados.

Referência da notícia:Henrique F., Zuk P., Gupta A. A network model to predict ionic transport in porous materials. Proceedings of the National Academy of Sciences (2024).