Pesquisadores americanos encontraram um meio de miniaturizá-los e fazê-los funcionar eficientemente em altas frequências, graças ao grafeno.

Quando se tem necessidade de armazenar, provisoriamente, grandes quantidades de eletricidade e liberá-la rapidamente, se apela aos supercondensadores. Geralmente feitos com a ajuda de um procedimento chamado "dupla camada eletroquímica", são designados, em inglês, sob o acrônimo EDLC (electrochemical double layer capacitator). Este componente é constituído de dois eletrodos porosos, geralmente de carvão ativo, e impregnados com eletrólito, que são separados por uma membrana isolante e porosa, a fim de assegurar a condução iônica.

É extremamente potente em relação às baterias, mas funciona essencialmente como um dispositivo de corrente contínua, não sendo eficaz a não ser para correntes alternadas, com frequências inferiores a 0,05 Hz. É suficiente para os motores elétricos de carros híbridos. Mas quando se busca estender suas aplicações aos sistemas que funcionam com frequências mais altas, esse tipo de condensador se comporta, então, rapidamente, cada vez mais como uma resistência.

Isto acaba de mudar, como explicam em uma publicação da Science John R. Miller (do EMJ Inc) e seus colegas físicos da Case Western Reserve University, no Ohio.


Uma solução simples: tapar os poros

Utilizando eletrodos sobre os quais depositaram grafeno, os pesquisadores lograram desenvolver DLCs capazes de funcionar a mais de 5.000 Hz e podendo se carregar e descarregar em menos de um milesegundo.

Para realizar essa façanha, a técnica empregada é a de deposição química em fase vapor assistida por plasma (ou PECVD, para Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition, em inglês). Este procedimento é utilizado para depositar camadas finas sobre um substrato a partir do estado gasoso. O plasma é geralmente criado a partir de um gás pela ação de radiofrequências ou por uma descarga elétrica entre dois eletrodos.

A influência do depósito de grafeno se situa em nível dos poros dos eletrodos. De fato, são eles os responsáveis pelo comportamento cada vez mais parecido com uma resistência para um DLC, à medida que a temperatura se eleva. Com o grafeno, os poros não estão mais presentes. Como bônus, o componente realizado é 6 vezes menor que os condensadores feitos em alumínio.

Isto confirma, portanto, que o grafeno, considerado como um challenger do silício para a eletrônica do amanhã, poderia intervir em vários componentes eletrônicos. Os pesquisadores acreditam que supercondensadores de grafeno poderão equipar até processadores de computadores no futuro.

Superfície de eletrodos recobertos com grafeno do supercondensador, observada ao microscópio eletrônico.

Créditos: J. Miller.

Futura Science (Tradução - MIA).

Nota do Scientific Editor: O trabalho que deu origem a esta notícia: "Graphene Double-Layer Capacitor with ac Line-Filtering Performance", de autoria de J. R. Miller, R. A. Outlaw e B. C. Holloway, foi publicado na revista Science, volume 329, número 5999, págs. 1637-1639, 201, DOI: 10.1126/science.1194372.

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