Pesquisadores do MIT demonstram um novo sistema de armazenamento de energia de baixo custo, utilizando materiais como cimento e carbono, permitindo que residências armazenem energia renovável intermitente e até mesmo transformem estradas em pontos de recarga para carros elétricos.
Se possuir recursos substanciais em sua conta bancária, poderá adquirir um conjunto amplo de baterias de lítio para armazenar a energia gerada por seus painéis solares e utilizá-la durante a noite. No entanto, a inovação proposta por Nicolas Chanut e sua equipe do MIT vai além: eles demonstraram que materiais comuns como cimento e carbono podem ser a base de um sistema de armazenamento de energia acessível. Esse sistema visa transformar sua residência em uma bateria de larga escala sem custos significativos.
O conceito busca armazenar eletricidade originada de fontes renováveis intermitentes, como energia solar, eólica e das marés, assegurando estabilidade nas redes elétricas apesar das flutuações na geração. Ao combinar cimento e carbono com água, é possível criar um supercapacitor, uma alternativa aos tradicionais sistemas de armazenamento de energia em baterias.
Os pesquisadores afirmam que esse supercapacitor pode ser integrado à fundação de concreto de uma casa, capaz de armazenar energia para um dia inteiro, com impacto mínimo (ou até mesmo nenhum) nos custos de construção, ao mesmo tempo em que fortalece a estrutura da edificação. Além disso, a equipe imagina a possibilidade de criar estradas de concreto que permitam recarregar carros elétricos sem contato enquanto transitam.
(Imagem: Franz-Josef Ulm/Admir Masic/Yang-Shao Horn)
Supercapacitor de Cimento e Carbono: Inovação na Armazenagem de Energia
A operação básica dos capacitores é simples: eles consistem de duas placas condutoras imersas em um eletrólito e separadas por uma membrana. Quando uma voltagem é aplicada, íons carregados positivamente acumulam-se na placa negativamente carregada, enquanto a placa positivamente carregada acumula íons negativos. A separação dessas cargas cria um campo elétrico entre as placas, carregando o capacitor – sua capacidade de armazenamento de energia depende da área total da superfície das placas condutoras. Supercapacitores, por sua vez, podem armazenar cargas excepcionalmente grandes.
A inovação nesses supercapacitores reside no desenvolvimento de um material à base de cimento de alta área de superfície interna, obtida através da inserção de carbono altamente condutor na mistura de cimento e água. A água forma uma rede de aberturas à medida que reage com o cimento, e o carbono migra para esses espaços, formando estruturas semelhantes a dutos finos no cimento endurecido, em uma arquitetura intrincada de fractais, proporcionando uma área superficial extensa. O material resultante é então combinado com um eletrólito padrão e dois eletrodos, formando um supercapacitor altamente eficaz.
Esse avanço combina materiais centenários – cimento e carbono – de maneira inovadora, resultando em um nanocompósito condutor de grande potencial. Além de suas aplicações em armazenamento de energia, essa pesquisa destaca a possibilidade de transformar estruturas cotidianas, como casas e estradas, em dispositivos de armazenamento de energia, contribuindo para a eficiência e estabilidade das redes elétricas em um cenário de geração intermitente de fontes renováveis.
(Imagem: Franz-Josef Ulm/Admir Masic/Yang-Shao Horn)
Do tamanho de baterias-botão para o potencial de baterias-casa: Cimento carregado de nanocarbono impulsiona inovação em armazenamento de energia. A equipe do MIT explorou concreto energético para desenvolver supercapacitores capazes de armazenar eletricidade de fontes renováveis intermitentes, como energia solar e eólica. Um bloco de concreto com nanocarbono pode armazenar energia suficiente para um dia de consumo de uma casa, e a equipe agora planeja escalar a tecnologia para aplicações maiores, incluindo estradas de concreto que carregam veículos elétricos sem fio.
(Engenhariae)