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Túnel de íons super rápido

Vivemos em um mundo moderno cheio de dispositivos que funcionam com eletricidade. O desenvolvimento de novas tecnologias garante que telefones celulares, laptops, tablets e muitos outros dispositivos móveis estejam conosco em cada etapa do caminho. As baterias de íon-lítio, chamadas baterias recarregáveis ​​de íon-lítio, são mais frequentemente usadas para alimentar dispositivos móveis, mas devido ao seu carregamento lento, vida útil curta e poluição ambiental (devido ao alto teor de metais pesados, por exemplo, cobalto), mais e mais atenção está sendo dada Super capacitores dirigido. Estes são dispositivos que possuem propriedades de baterias e capacitores combinar. A que está relacionado? Maior vida útil, reciclagem mais fácil e, acima de tudo, carregamento mais rápido, o que significa economia de tempo. Afinal de contas, tempo é dinheiro.

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As vantagens da Super capacitores residem em sua estrutura, que consiste em dois elementos básicos. O primeiro é um sistema de dois eletrodos altamente porosos separados por um material poroso que os protege de curtos-circuitos. Na maioria das vezes, essa parte do supercapacitor é feita à base de carvão ativado, que é usado nesses dispositivos por um motivo. Em seus poros está o segundo componente-chave do supercapacitor - o eletrólito, que contém íons, isto é, átomos dotados de uma carga elétrica (carregados positivamente - cátions e carregados negativamente - ânions). Dependendo da voltagem aplicada entre os eletrodos, os íons podem se mover dentro do material poroso. Curiosamente, também pode mais energia armazenados no dispositivo, mais poros existem no interior dos eletrodos. Se você desconsiderar componentes como o gabinete, etc., você pode dizer que é isso.


Mas o que torna os supercondensadores tão promissores Economia De Energia? Esses são os poros mencionados anteriormente e a forma como os íons se movem. O diâmetro e o comprimento dos canais dentro dos eletrodos porosos são críticos. Se os poros forem largos, o dispositivo carrega rapidamente, mas fornece pouca energia, enquanto se o diâmetro for reduzido, mais energia pode ser fornecida, mas o dispositivo carrega muito mais lentamente. Então, há alguma maneira de acelerar íons em poros estreitos? Svyatoslaw Kondrat, cientista do Instituto de Físico-Química da Academia Polonesa de Ciências (IPC PAS), escreve sobre isso na edição de novembro da revista Nature Communications.

Os autores da pesquisa usaram um material poroso Carbono-baseado com um diâmetro de poro inferior a um nanômetro, pelo que deve ser notado que 1 nm é um bilionésimo de um metro. Esses poros são, portanto, tão pequenos que não podem ser vistos pelo olho humano. O material foi impregnado com um líquido iônico, que nada mais é do que um sal no estado líquido, mas não contém um solvente como a água. O líquido iônico é, portanto, um sal liquefeito. Os íons do líquido iônico preenchem os poros e quando uma tensão é aplicada entre os eletrodos, eles começam a se mover. Mas o que acontece se a polarização durar mais? Todos os íons estão se movendo na mesma velocidade? Infelizmente, os íons dentro dos eletrodos se comportam como carros em um túnel, movendo-se em direções opostas. Além disso, cada um deles se move em uma pista, não em várias como em uma rodovia. Se apenas um carro ficar preso, os outros começam a frear. Isso reduz a capacidade do túnel e cria um congestionamento. A mesma coisa acontece com os poros que estão no supercapacitor entupir em alguns lugares. Isso leva a uma redução na eficiência do dispositivo, em particular a um Reduzindo o tempo de carregamento.



Como você pode evitar isso? Svyatoslav Kondrat testou isso em colaboração com uma equipe internacional pulsado Aplicar voltagem ao supercapacitor para colocar gradualmente os íons em movimento e não obstruir os poros. Acabou sendo um sucesso. O método proposto pelos cientistas acelera o processo de carregamento do aparelho e dá resultados promissores. Além disso, esses cientistas fizeram testes para o processo de descarga demonstraram que esse processo também pode ser acelerado. Os experimentos realizados coincidem com numerosos Simulações de computadorque os cientistas fizeram. Os resultados de nossa pesquisa são promissores. O que é interessante é que é possível não só fazer o processo de cobrança do Super capacitor para acelerar, mas também a sua descarga. Isso nos permite melhorar vários processos tecnológicos, por exemplo, acelerar a dessalinização da água e torná-la mais eficiente ”, diz Svyatoslav Kondrat. A solução proposta pelos pesquisadores abre novas possibilidades e nos permite melhorar as soluções existentes para o fonte de alimentação dispositivos móveis mais próximos. Embora os capacitores já existam há décadas, eles são Super capacitoresque atendem às expectativas do consumidor de hoje. Graças a essas descobertas, estamos nos desenvolvendo de forma mais rápida e eficiente armazenamento de energia e isso é apenas o começo da revolução nesta área.