Um estudo mostrou que a fibra de carbono poderia transformar os carros em “baterias gigantes”

Um estudo conduzido pela Universidade de Tecnologia em Chalmers, na Suécia, mostrou que a fibra de carbono pode funcionar como eletrodos de bateria, armazenando energia diretamente. A solução para conseguir incorporar baterias maiores em carros elétricos pode estar por fora deles, não por dentro.

Ao unir os filamentos de grafite a uma fibra cujas folhas tinham uma extraordinária dureza e rigidez, a fibra de carbono foi fabricada pela primeira vez na história. Desenvolvido pelos engenheiros da Royal Aircraft Establishment, em Farnborough, em 1963, esse novo material revolucionou muitos campos da indústria.

Agora também poderia revolucionar o armazenamento de energia nos veículos. Porque a descoberta feita abre novas oportunidades para baterias estruturais, onde a fibra de carbono se torna parte do sistema energético.

O uso deste tipo de material multifuncional pode contribuir para uma significativa redução de peso nas aeronaves e nos veículos do futuro, um dos principais desafios para a eletrificação. O peso é muito importante para mover para veículos elétricos. Por exemplo, os aviões de passageiros precisam ser muito mais leves do que os atuais para poder usar eletricidade.

Uma redução no peso também é muito importante para os veículos, a fim de ampliar sua autonomia. Também será possível usar fibra de carbono para outros fins, como coleta de energia cinética, para sensores ou para condutores de energia e dados. Se todas essas funções fizessem parte da carroceria de um carro ou avião, isso poderia reduzir o peso em até 50%.

Já se sabia que a microestrutura das fibras de carbono afeta suas propriedades eletroquímicas, ou seja, sua capacidade de operar como eletrodos em uma bateria de íons de lítio. Agora, estudamos a microestrutura de diferentes tipos de fibras de carbono comercialmente disponíveis, descobrindo que as fibras de carbono com cristais pequenos e mal orientados têm boas propriedades eletroquímicas, mas uma menor rigidez em termos relativos. Fibras de carbono que possuem cristais grandes e altamente orientados têm maior rigidez, mas as propriedades eletroquímicas são muito baixas para uso em baterias estruturais.

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 um pouco mais rígidos do que o aço. Uma ligeira redução na rigidez não é um problema para muitas aplicações, como carros. Para a indústria da aviação, pode ser necessário aumentar a espessura dos compósitos de fibra de carbono, para compensar a redução da rigidez das baterias estruturais. De acordo com Leif Asp, professor de Mecânica de Materiais e Computação na Universidade Chalmers de Tecnologia:

A chave é otimizar os veículos no nível do sistema, de acordo com o peso, a resistência, a rigidez e as propriedades eletroquímicas. Essa é uma nova maneira de pensar para o setor automotivo, que é mais usado para otimizar componentes individuais. As baterias estruturais podem não ser tão eficientes quanto as baterias tradicionais, mas como elas têm capacidade de carga estrutural, grandes ganhos podem ser obtidos no nível do sistema. Além disso, a menor densidade de energia das baterias estruturais as tornaria mais seguras do que as baterias padrão, especialmente porque elas também não contêm substâncias voláteis.

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Fonte: EngenhariaÉ