IF-UFG e CEPAE-UFG assinam estudo de capa no The Journal of Physical Chemistry C sobre supercapacitores
Troca de íons em eletrólitos a base de líquidos iônicos aumenta em até 10% a densidade de energia armazenada com menor impacto ambiental
Um estudo desenvolvido em parceria entre o Instituto de Física (IF-UFG) e o Departamento de Física do CEPAE-UFG é destaque de capa na edição mais recente do The Journal of Physical Chemistry C (vol. 129, n. 30, 2025). A pesquisa apresenta uma solução eficiente e ambientalmente segura para melhorar o desempenho de supercapacitores, dispositivos de armazenamento de energia que são fundamentais para tecnologias como veículos elétricos, eletrônicos portáteis e sistemas aeroespaciais.
Intitulado “Impact of Chloride and Bromide Composition in Ionic Liquid/Water Electrolytes on the Electrochemical Performance of Graphene-Based Supercapacitors: A Molecular Dynamics Study”, o artigo é fruto de uma colaboração multidepartamental que reuniu o Prof. Dr. Leonardo B. A. Oliveira, do Departamento de Física do CEPAE-UFG, e os Profs. Dr. Tertius L. Fonseca e Dr. Guilherme Colherinhas, do Instituto de Física da UFG. Também participaram os doutorandos Lucas de Sousa Silva e Henrique de Araujo Chagas, ambos do Programa de Pós-Graduação em Física do IF-UFG e orientados pelo Prof. Dr. Guilherme Colherinhas.
Utilizando simulações atomísticas de dinâmica molecular, os pesquisadores investigaram os efeitos da substituição do íon brometo (Br⁻) pelo íon cloreto (Cl⁻) em misturas de líquido iônico 1-butil-3-metilimidazólio ([bmim]+) com água, componentes usados como eletrólitos em supercapacitores com eletrodos de grafeno. Sem comprometer a estabilidade elétrica do sistema, a substituição aumentou em até 10% a densidade de energia gravimétrica, que corresponde à energia armazenada por unidade de massa do dispositivo.
Outro destaque do estudo é o papel da água na mistura: sua presença reduz a viscosidade do eletrólito melhorando a mobilidade dos íons, tornando o uso dos líquidos iônicos mais eficiente e econômico. Além disso, o cloreto se mostra uma opção mais segura, reduzindo a toxicidade do eletrólito em comparação ao uso do brometo, o que reforça o caráter sustentável da proposta, inclusive em cenários de descarte ou vazamentos.
As simulações permitiram analisar com profundidade a estrutura da dupla camada elétrica (região importante para descrever o armazenamento de energia nestes dispositivos), a distribuição dos íons e das moléculas de água, os perfis do potencial eletrostático do dispositivo carregado e as energias de interação entre os componentes do eletrólito com os eletrodos carregados mostrando como pequenas mudanças na composição química do eletrólito podem gerar ganhos significativos de desempenho do dispositivo.
Segundo os autores, essa estratégia representa um avanço promissor na engenharia de eletrólitos para otimização do desempenho energético de supercapacitores de alta performance e reforça o papel das simulações moleculares no desenvolvimento de tecnologias para armazenamento de energia de forma mais limpa e eficiente.
Por que isso importa?
A busca por formas mais seguras, sustentáveis e eficazes de armazenamento de energia torna esse estudo especialmente relevante. Supercapacitores otimizados, como os propostos pela pesquisa, são peças-chave para acelerar a transição energética em setores que demandam alto desempenho e eficiência energética com menor impacto ambiental.
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