Embora isso ainda não seja uma realidade, experimentos conduzidos pelo brasileiro Filipe Henrique, atualmente na Universidade do Colorado em Boulder, nos EUA, podem tornar isso possível.
![Lei de Kirchhoff Revisada: Como as Regras do Movimento dos Íons Mudaram nos Cruzamentos. [Imagem: Filipe Henrique]](https://cdnsjengenhariae.nuneshost.com/wp-content/uploads/2024/06/Lei-de-Kirchhoff-Revisada-Como-as-Regras-do-Movimento-dos-Ions-Mudaram-nos-Cruzamentos.-Imagem-Filipe-Henrique-1024x576.jpeg)
Em vez de focar nos elétrons, as partículas responsáveis pela condução da eletricidade, Filipe direcionou sua atenção para os íons, átomos eletricamente carregados, e descobriu como eles se movimentam dentro de uma rede complexa de poros minúsculos.
Diversas técnicas de engenharia têm sido utilizadas para estudar o fluxo em materiais porosos, desde reservatórios de petróleo até filtros de água, mas esses materiais não têm sido amplamente utilizados em sistemas de armazenamento de energia. Isso, no entanto, pode estar prestes a mudar.
[Imagem: Filipe Henrique]
A descoberta modifica nada menos que a lei de Kirchhoff, que tem sido usada para explicar o fluxo de corrente em circuitos elétricos desde 1845 e é um elemento básico nas aulas de ciências do ensino médio. Diferentemente dos elétrons, os íons se movem devido a campos elétricos e à difusão. Os pesquisadores determinaram que seus movimentos nas interseções dos poros diferem do que é descrito pela lei de Kirchhoff.
Até agora, os movimentos iônicos eram descritos na literatura científica apenas para poros retos. Graças ao trabalho de Filipe e seus colegas, o movimento iônico em uma rede complexa de milhares de poros interconectados agora pode ser simulado e previsto em poucos minutos.
“Nós demonstramos que o transporte de eletrólitos é descrito pelas leis de Kirchhoff em termos do potencial eletroquímico de carga (a média ponderada de valência dos potenciais eletroquímicos do íon), em vez do potencial elétrico. Ao empregar a representação de circuito equivalente sugerida por essas leis de Kirchhoff modificadas, nossa metodologia captura com precisão as dependências espaciais e temporais da densidade de carga e do potencial elétrico, combinando resultados obtidos a partir de simulações numéricas diretas computacionalmente intensivas”, escreveu a equipe.
A descoberta tem implicações significativas não apenas para o armazenamento de energia em veículos e aparelhos eletrônicos, mas também para as redes elétricas, onde a flutuação da demanda de energia exige um armazenamento eficiente. Isso ajuda a evitar desperdícios durante períodos de baixa demanda e a gerenciar a distribuição de fontes intermitentes de energia, como solar e eólica.
[Imagem: Filipe Henrique]
Os efeitos imediatos são esperados no desenvolvimento de supercapacitores, dispositivos de armazenamento de energia que dependem do acúmulo de íons em seus poros. Estes dispositivos apresentam tempos de carregamento rápidos e uma vida útil mais longa em comparação com as baterias.
“O principal apelo dos supercapacitores reside na sua velocidade. Então, como podemos acelerar o carregamento e a liberação de energia? Através do movimento mais eficiente dos íons,” explicou o professor Ankur Gupta. “Este é o salto deste trabalho. Nós encontramos o elo perdido.”
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