HIPERCAPACITOR MOLECULAR

IPC Classification

Abstract

HIPERCAPACITOR MOLECULAR. O hipercapacitor é uma evolução de supercapacitores de várias maneiras distintas. Sua evolução se dá com as novas técnicas relacionadas a seleção e processos de fabricação de material que proporciona a produção de materiais condutores (preferencialmente porosos, mas não necessariamente) e de coletores eletrônicos no eletrodo, especialmente modificados com a inserção de sítios redox (ou estruturas eletroquimicamente ativas) através da criação de filmes moleculares com espessuras iguais ou menores que 10 nanômetros (nm), preferencialmente iguais ou menores que 5 nm nas superfícies do(s) material(is) do eletrodo, com alta densidade de estados eletroquímicos (podendo esse ser poroso ou de superfície plana, com rugosidade finamente controlada na escala molecular). É ensinado o uso de material metálico, materiais estruturados em carbono, materiais estruturados em 2D e material polimérico. Várias moléculas com características eletroquímicas (do tipo redox) são apresentadas e demonstradas. Tendo o eletrodo de hipercapacitores moleculares sido desenhado e arquitetado, o mesmo pode ser usado em pelo menos um dos eletrodos acoplados montados em uma célula de hipercapacitância que contém dois eletrodos, um cátodo e um ânodo, um isolador elétrico que permeia um eletrólito líquido ou gel e que separa o cátodo do ânodo. A célula contendo os eletrodos e o eletrólito é enrolada com fitas ou envolta em uma espécie de saco isolante preservando o acesso externo aos contatos das células. Uma única célula flexível pode ser enrolada e colocada em recipientes sólidos (metal ou polimérico) ou diversas células podem ser empilhadas em um recipiente sólido em série e/ou paralelamente, para gerar dispositivos hipercapacitores com densidades de energia volumétrica de 35 a 140 Wh L-1 e uma densidade de energia gravimétrica de 140 a 550 Wh kg-1.