Fibra de carbono pode armazenar energia no corpo de um veículo

Um estudo conduzido pela Chalmers University of Technology, na Suécia, mostrou que as fibras de carbono podem funcionar como eletrodos de bateria, armazenando energia diretamente. Isso abre novas oportunidades para baterias estruturais, onde a fibra de carbono se torna parte do sistema de energia. O uso deste tipo de material multifuncional pode contribuir para uma redução significativa de peso nas aeronaves e nos veículos do futuro – um desafio importante para a eletrificação.

Aviões de passageiros precisam ser muito mais leves do que são hoje para serem alimentados por eletricidade. Uma redução no peso também é muito importante para os veículos, a fim de estender a distância de condução por carga de bateria.

Leif Asp, professor de Material e Mecânica Computacional da Chalmers University of Technology, realiza pesquisas sobre a capacidade das fibras de de realizar mais tarefas do que simplesmente agir como um material de reforço. Eles podem armazenar , por exemplo.

“Um corpo de carro não seria simplesmente um elemento de suporte de carga, mas também funcionaria como uma bateria”, diz ele.“Também será possível usar a carbono para outros fins, como a coleta de energia cinética, sensores ou condutores de energia e dados. Se todas essas funções fizessem parte de um carro ou de um corpo de aeronave, isso poderia reduzir o peso até 50 por cento “.

Asp liderou um grupo multidisciplinar de pesquisadores que publicou recentemente um estudo sobre como a microestrutura das fibras de carbono afeta suas – ou seja, sua capacidade de operar como eletrodos em uma bateria de íons de lítio.Até agora, este tem sido um campo de pesquisa inexplorado.

Os pesquisadores estudaram a microestrutura de diferentes tipos de fibras de carbono comercialmente disponíveis. Eles descobriram que as fibras de carbono com cristais pequenos e mal orientados têm boas propriedades eletroquímicas, mas uma menor rigidez em termos relativos. Se você comparar isso com fibras de carbono que possuem cristais grandes e altamente orientados, elas têm maior rigidez, mas as propriedades eletroquímicas são muito baixas para uso em baterias estruturais.

“Agora sabemos como as fibras de carbono multifuncionais devem ser fabricadas para atingir uma alta capacidade de armazenamento de energia, além de garantir rigidez suficiente”, diz Asp. “Uma ligeira redução na rigidez não é um problema para muitas aplicações, como carros. O mercado é atualmente dominado por compósitos caros de fibra de carbono cuja rigidez é adaptada ao uso da aeronave. Há, portanto, algum potencial para os fabricantes de fibra de carbono ampliarem sua utilização.” “

No estudo, os tipos de fibra de carbono com boas propriedades eletroquímicas tiveram uma rigidez ligeiramente maior do que o aço, enquanto os tipos cujas propriedades eletroquímicas eram pobres são apenas duas vezes mais rígidos que o aço.

Os pesquisadores estão colaborando com os setores automotivo e de aviação. Leif Asp explica que, para a indústria da aviação, pode ser necessário aumentar a espessura dos compósitos de de , para compensar a redução da rigidez das baterias estruturais. Isso, por sua vez, também aumentaria sua capacidade de armazenamento de energia.

“A chave é otimizar os veículos no nível do sistema – com base no peso, força, e propriedades eletroquímicas. Essa é uma nova maneira de pensar para o setor automotivo, que está mais acostumado a otimizar componentes individuais. As baterias estruturais talvez não se tornam tão eficientes quanto as baterias tradicionais, mas como elas têm uma capacidade estrutural de suporte de carga, ganhos muito grandes podem ser obtidos no nível do sistema “.

Ele continua: “Além disso, a menor densidade de energia das baterias estruturais as tornaria mais seguras do que as baterias padrão, especialmente porque também não conteriam substâncias voláteis”.

Fonte: Techxplore