BR112019020368A2 - sistemas e métodos para armazenagem de energia elétrica - Google Patents
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Abstract
a presente invenção proporciona capacitores para armazenagem de energia elétrica. os capacitores podem compreender, pelo menos em parte, fibra liberiana, pó de floema, fibra de hurd, pó de hurd, ou um derivado destes. em alguns exemplos, um dielétrico de um capacitor pode ser formado de fibra liberiana, pó de floema, fibra de hurd, pó de hurd, ou um derivado destes. em outros exemplos, um ou ambos ele-trodos do capacitor podem ser formados de fibra liberiana, pó de floema, fibra de hurd, pó de hurd, ou um derivado destes. os capacitores resultantes podem ser configurados para terem várias densidades de potência e várias densidades de energia sobre vários números mínimos de ciclos de carga/descarga a uma certa faixa especificada de temperaturas de operação.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para “SISTEMAS E MÉTODOS PARÁ ARMAZENAGEM DE ENERGIA ELÉTRICA”.
REFERÊNCIA CRUZADA [0001] Este pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisório dos Estados Unidos no. 62/478.553, depositado em 29 de março de 2017, e pedido de patente provisório dos Estados Unidos no. 62/540.147, depositado em 2 de agosto de 2017, cada de cujos pedidos é completamente incorporado aqui por referência.
ANTECEDENTES [0002] Os capacitores são sistemas de armazenagem de energia que podem compreender densidades de potência mais altas e são, desse modo, capazes de liberarem energia em períodos mais curtos de tempo do que alguns sistemas de armazenagem de energia alternativos (por exemplo, baterias). Os supercapacitores podem ser configurados para armazenar uma quantidade de carga (e, desse modo, energia elétrica) que é várias ordens de grandeza maior do que que é armazenada por capacitores ordinários, enquanto que ainda compreendendo densidades de potência mais altas. Em alguns casos, as propriedades do material dos capacitores e supercapacitores, tais como materiais para os eletrodos e dielétrico dos capacitores e supercapacitores, podem afetar o desempenho do capacitor. Por exemplo, em alguns casos, os eletrodos com área de superfície maior podem atuarem melhor do que eletrodos com menos área de superfície. Em outro exemplo, em alguns casos, dielétricos com uma permissividade relativa mais alta podem atuarem melhor do que dielétricos com permissividade relativa mais baixa.
RESUMO [0003] São proporcionados capacitores para armazenagem de energia elétrica, no qual os capacitores compreendem, pelo menos em
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2/39 parte, floema e/ou hurd, ou um derivado destes. Por exemplo, os capacitores podem compreender fibra liberiana, pó de floema, fibra de hurd, pó de hurd, ou um derivado destes. Em algumas concretizações, um dielétrico de um capacitor pode ser formado de fibra liberiana, pó de floema, fibra de hurd, pó de hurd, e/ou um derivado destes. Em algumas concretizações, um ou ambos eletrodos do capacitor podem ser formados de fibra liberiana, pó de floema, fibra de hurd, pó de hurd, e/ou um derivado destes. Os capacitores resultantes podem ser configurados para terem várias densidades de potência e várias densidades de energia, e serem capazes de suportarem vários números mínimos de ciclos de carga/descarga a uma certa faixa especificada de temperaturas de operação.
[0004] Em um aspecto, um capacitor para armazenagem de energia elétrica é provido, no qual um dielétrico do capacitor é formado de material de floema ou material de hurd, ou um derivado destes. O capacitor pode compreender um primeiro eletrodo formado de um material capaz de conduzir elétrons para, ou de uma carga elétrica, um dielétrico adjacente ao primeiro eletrodo, no qual o dielétrico é formado de fibra liberiana, pó de floema, ou um derivado destes, e um segundo eletrodo adjacente ao dielétrico, no qual o segundo eletrodo é formado de material que é capaz de conduzir elétrons para, ou a partir da carga elétrica, e no qual o segundo eletrodo é eletricamente isolado do primeiro eletrodo.
[0005] Energia elétrica pode ser armazenada no capacitor compreendendo o dielétrico formado de material de floema ou material de hurd, ou um derivado destes, por ativação do capacitor, trazendo o capacitor em comunicação elétrica com a carga elétrica, e carregando ou descarregando o capacitor, via a carga elétrica.
[0006] Em algumas concretizações, a uma temperatura de 60°C~ 100°C, o capacitor pode ter uma densidade de energia de pelo menos
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3/39 cerca de 55 kilowatts (kW)/ki log ramas (kg) de massa ativa, 75 kW/kg de massa ativa, ou 100 kW/kg de massa ativa, sobre pelo menos cerca de 250/ciclos de descarga, via a carga elétrica.
[0007] Em algumas concretizações, a uma temperatura de 60°C100°C, o capacitor pode ter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, 500 ciclos de carga/descarga, 1000 ciclos de carga/descarga, ou 2000 ciclos de carga/descarga, via the carga elétrica.
[0008] Em algumas concretizações, a uma temperatura de 60°C100°C, o capacitor pode ter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 40 watt hora (Wh)/kg de massa ativa, ou 60Wh/kg de massa ativa sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via a carga elétrica.
[0009] Em algumas concretizações, a carga elétrica para ou da qual os eletrodos do capacitor conduzem elétrons pode ser uma rede elétrica. Alternativamente, a carga elétrica pode compreender um circuito elétrico de um veículo, um aeroplano, um trem, ou um barco.
[0010] Em algumas concretizações, o dielétrico do capacitor pode ser formado de material de floema, tal como floema de cânhamo, ou floema de knaf. O material de floema pode estar na forma de fibra liberiana, pó de floema, ou um derivado destes. Em algumas concretizações, o dielétrico pode compreender material de hurd (ou shive), tal como hurd de cânhamo ou hurd de knaf. O material de hurd pode estar na forma de fibra de hurd ou pó de hurd.
[0011] Em algumas concretizações, o capacitor pode ter uma massa de no máximo cerca de 2 kg ou 5 kg.
[0012] Em outro aspecto, é proporcionado um capacitor para armazenagem de energia elétrica, no qual um primeiro eletrodo, um segundo eletrodo, ou ambos o primeiro e segundo eletrodos, do capaci
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4/39 tor, são formados de material de floema ou material de hurd, ou um derivado destes. O capacitor pode compreender um primeiro eletrodo formado de um material capaz de conduzir elétrons para, ou de uma carga elétrica, um dielétrico adjacente ao primeiro eletrodo, no qual o dielétrico é formado de um material que tem condutividade elétrica mais baixa do que o material do primeiro eletrodo, e um segundo eletrodo adjacente ao dielétrico, no qual o segundo eletrodo é formado de material que é capaz de conduzir elétrons para, ou de uma carga elétrica, e no qual o segundo eletrodo é eletricamente isolado do primeiro eletrodo, e no qual o primeiro eletrodo, o segundo eletrodo, ou ambos do primeiro eletrodo e o segundo eletrodo, é formado de material de floema ou material de hurd, ou um derivado destes.
[0013] Energia elétrica pode ser armazenada no capacitor compreendendo o primeiro e/ou segundo eletrodo formado de material de floema ou material de hurd, ou um derivado destes, por ativação do capacitor, trazendo o capacitor em comunicação elétrica com a carga elétrica, e carregando ou descarregando o capacitor, via a carga elétrica.
[0014] Em algumas concretizações, a uma temperatura de 60°C100°C, o capacitor pode ter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 55 kilowatts (kW)Zkilogramas (kg) de massa ativa, 75 kW/kg de massa ativa, ou 100 kW/kg de massa ativa sobre pelo menos cerca de 250/ciclos de descarga, via a carga elétrica.
[0015] Em algumas concretizações, a uma temperatura de 60°C100°C, o capacitor pode ter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, 500 ciclos de carga/descarga, 1000 ciclos de carga/descarga, ou 2000 ciclos de carga/descarga, via a carga elétrica.
[0016] Em algumas concretizações, a uma temperatura de 60°C
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100°C, o capacitor pode ter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 40 Wh/kg de massa ativa ou 60Wh/kg de massa ativa sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via a carga elétrica.
[0017] Em algumas concretizações, a carga elétrica para ou da qual os eletrodos do capacitor conduzem elétrons, pode ser uma rede elétrica. Alternativamente, a carga elétrica pode compreender um circuito elétrico de um veículo, um aeroplano, um trem, ou um barco.
[0018] Em algumas concretizações, o primeiro e/ou segundo eletrodo do capacitor pode ser formado de material de floema, tal como floema de cânhamo ou floema de knaf. O material de floema pode estar na forma de fibra liberiana, pó de floema, ou um derivado destes. Em algumas concretizações, o primeiro e/ou segundo eletrodo pode compreender material de hurd (ou shive), tal como hurd de cânhamo ou hurd de kenaf. O material de hurd pode estar na forma de fibra de hurd ou pó de hurd.
[0019] Em algumas concretizações, o capacitor pode ter uma massa de no máximo cerca de 2 kg ou 5 kg.
[0020] Em outro aspecto, é proporcionado um método de manufatura de um capacitor, compreendendo: (a) obter floema e/ou material de hurd derivado de uma planta; (b) processamento do floema e/ou material de hurd no material processado, cujo material processado está na forma fibrosa ou de partícula; (c) usar o material processado para gerar um primeiro eletrodo, um segundo eletrodo, e/ou um dielétrico; e (d) montar o primeiro eletrodo, segundo eletrodo e o dielétrico para produzir o capacitor compreendendo (i) o primeiro eletrodo, (ii) o dielétrico adjacente ao primeiro eletrodo, e (iii) o segundo eletrodo adjacente ao dielétrico, no qual o segundo eletrodo é eletricamente isolado do primeiro eletrodo, e no qual o capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kilowatts (kW)/ki log ramas (kg) de mas
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6/39 sa ativa à uma temperatura de 60°C-100°C sobre peto menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via a carga elétrica.
[0021] Em algumas concretizações, a planta é canábis.
[0022] Em algumas concretizações, o processamento compreende pulverizar o floema e/ou material de hurd para formar partículas compreendendo o floema e/ou material de hurd.
[0023] Em algumas concretizações, o floema e/ou material de hurd compreende floema e/ou fibra de hurd. Em algumas concretizações, o floema e/ou material de hurd é material de floema. Em algumas concretizações, o floema e/ou material de hurd é material de hurd.
[0024] Em algumas concretizações, o método compreende adicionalmente tecer o capacitor em um tecido.
[0025] Em algumas concretizações, o capacitor tem uma densidade de potência de peto menos cerca de 75 kW/kg de massa ativa na temperatura de 60°C-100°C sobre peto menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via a carga elétrica. Em algumas concretizações, o capacitor tem uma densidade de potência de peto menos cerca de 100 kW/kg de massa ativa na temperatura de 60°C-100°C sobre peto menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via a carga elétrica. Em algumas concretizações, o capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na temperatura de 60°C-100°C sobre peto menos cerca de 500 ciclos de carga/descarga, via a carga elétrica. Em algumas concretizações, o capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na temperatura de 60QC-100°C sobre pelo menos cerca de 1000 ciclos de carga/descarga, via a carga elétrica. Em algumas concretizações, o capacitor tem uma densidade de potência de peto menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 2000 ciclos de carga/descarga, via a carga elétrica.
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7/39 [0026] Em algumas concretizações, a carga elétrica é uma rede elétrica. Em algumas concretizações, a carga elétrica compreende um circuito elétrico de um veiculo.
[0027] Em algumas concretizações, o capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 5 kg. Em algumas concretizações, o capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 2 kg.
[0028] Em algumas concretizações, o capacitor tem uma densidade de energia de pelo menos cerca de 40 W horas (h) / kg de massa ativa à uma temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via a carga elétrica. Em algumas concretizações, o capacitor tem uma densidade de energia de pelo menos cerca de 60 W h / kg de massa ativa à uma temperatura de 60°C100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via a carga elétrica.
[0029] Aspectos adicionais e vantagens da presente revelação tornar-se-ão prontamente aparentes àqueles técnicos no assunto a partir da seguinte descrição detalhada, no qual somente concretizações ilustrativas da presente revelação são mostradas e descritas. Conforme será compreendido, a presente revelação é capaz de outras e concretizações diferentes, e seus vários detalhes são capazes de modificações em vários aspectos óbvios, todos sem fugir da revelação. Consequentemente, os desenhos e descrição são para serem relacionados como ilustrativos em natureza, e não como restritivos.
INCORPORAÇÃO POR REFERÊNCIA [0030] Todas as publicações, patentes, e pedidos de patente mencionados neste relatório descritivo são aqui incorporados por referência na mesma proporção como se cada publicação individual, patente, ou pedido de patente fosse especificamente e individualmente indicados para serem incorporados por referência. Desde que publicações e patentes ou pedidos de patente incorporados por referência contradi
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8/39 zem a revelação contida no relatório descritivo, o relatório descritivo é previsto para substituir e/ou levar precedência sobre qualquer tal material contraditório.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0031] As novas características da invenção são colocadas com particularidade nas reivindicações em anexo. Uma melhor compreensão das características e vantagens da presente invenção será obtida por referência à seguinte descrição detalhada que coloca concretizações ilustrativas, em que os princípios da invenção são utilizados, e os desenhos acompanhantes (também “Figura” e “FIG.” aqui), das quais: [0032] A FIG. 1 mostra um diagrama esquemático de um capacitor ou um supercapacitor.
[0033] A FIG. 2 ilustra um método de uso de capacitores de fibra liberiana ou pó de floema.
[0034] A FIG. 3 mostra um diagrama esquemático de um capacitor em comunicação eletrônica com uma carga elétrica.
DESCRIÇÃO DETALHADA [0035] Enquanto que várias concretizações da invenção foram mostradas e descritas aqui, será óbvio àqueles técnicos no assunto que tais concretizações são providas por meio de exemplo somente. Numerosas variações, mudanças, e substituições podem ocorrer àqueles técnicos no assunto sem fugir da invenção. Deve ser compreendido que várias alternativas às concretizações da invenção aqui descritas podem ser empregadas.
[0036] O termo “fibra liberiana”, conforme aqui usado, se refere geralmente à fibra natural (por exemplo, planta), e/ou outro material coletado do floema (a “casca interna”, as vezes denominada “casca”), ou floema que circunda o caule de certas plantas dicotiledôneas. Tais plantas podem incluir plantas da canábis, por exemplo. A fibra liberiana pode ser obtida de ervas cultivadas na agricultura, tais como, por
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9/39 exemplo, linho, cânhamo, juta, sisal, kenaf, ou rami. A fibra liberiana pode ser obtida de plantas selvagens, tal como urtiga urticante, e árvores, tais como lima, tília, glicínia, ou amoreira. A fibra liberiana pode ser obtida de tal material natural através de, por exemplo, maceração ou, de outro modo, extração a partir do xilema interior ou epiderme (por exemplo, superfície da casca) de uma planta. Por exemplo, um processo de maceração (por exemplo, maceração com água, maceraçâo de orvalho, maceração química, etc.) pode remover substâncias adesivas (pectinosas) das fibras liberianas para permitir seu isolamento. Em certos exemplos, a fibra liberiana pode ser obtida via decorticação ou o descascamento manual ou mecânico da planta. Em alguns exemplos, após extração da fibra liberiana (por exemplo, via descascamento), o pedúnculo, caule, ou núcleo da planta, tais como hurds ou shives, podem ser obtidos.
[0037] O termo “pó de floema”, conforme aqui usado, se refere geralmente a fibra liberiana em pó, e/ou um pó do floema que circunda o caule de certas plantas dicotiledôneas. Em alguns casos, o pó de floema pode compreender partículas na faixa de nanômetro ou mícrômetro. As partículas podem ser partículas de celulose, tais como celulose microcristalina (MCC) e celulose nanocristalina (NCC), derivadas de floema ou fibra liberiana. Em alguns casos, a MCC e NCC podem ser isoladas e/ou derivadas do floema ou fibra liberiana, via hidrólise ácida (por exemplo, hidrólise ácida hidroclórica). O pó de floema pode compreender nanopartículas e/ou micropartículas. O pó de floema pode ser pó de floema de cânhamo, pó de floema de knaf, pó de floema de sisal, e/ou pó de floema de juta.
[0038] O termo “fibra de hurd” ou “fibra de shíve”, conforme aqui usado, se refere geralmente a fibra natural (por exemplo, planta), e/ou outro material coletado do pedúculo, caule, ou núcleo de certas plantas dicotiledôneas. Tais plantas podem incluir plantas de canábis, por
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10/39 exemplo. A fibra de hurd pode ser obtida de ervas cultivadas na agricultura, tal como, por exemplo, linho, cânhamo, juta, sisal, kenaf, ou rami. A fibra de hurd pode ser obtida de plantas selvagens, tais como urtiga urticante, e árvores, tais como lima, tília, glicínia, ou amoreira. A fibra de hurd pode ser obtida de tal material natural através de, por exemplo, maceração ou, de outro modo, extração do floema a partir do xilema interior ou epiderme (por exemplo, superfície da casca) de uma planta, e coleta do pedúnculo interno, caule, ou núcleo da planta. Em certos exemplos, a fibra de hurd pode ser obtida via decorticação ou o descascamento manual ou mecânico do floema da planta. Em alguns exemplos, após extração da fibra liberiana (por exemplo, via descascamento), o pedúnculo, caule, ou núcleo da planta, tais como hurds ou shives, podem ser obtidos.
[0039] O termo “pó de hurd”, conforme aqui usado, se refere geralmente a fibra de hurd em pó, e/ou um pó do pedúnculo, caule, ou núcleo de certas plantas dicotiledôneas. Em alguns casos, o pó de hurd pode compreender partículas na faixa de nanômetro ou micrômetro. As partículas podem ser partículas de celulose, derivadas de hurd ou fibra de hurd. O pó de hurd pode compreender nanopartículas e/ou micropartículas.
[0040] Os capacitores são um tipo de sistema de armazenagem de energia que pode compreender densidades de potência mais altas, e são, desse modo, capazes de liberarem energia em períodos mais curtos de tempo do que alguns sistemas de armazenagem de energia alternativos (por exemplo, baterias). Supercapacitores, também conhecidos como capacitores de camada dupla elétricos, capacitores eletroquímicos, ou ultracapacitores, podem ser configurados para armazenar uma quantidade de carga (e, desse modo, energia elétrica) que é várias ordens de grandeza maior do que aquela que é armazenada por capacitores contínuos, enquanto que ainda compreendendo altas den
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11/39 sidades de potência. Os capacitores têm uma ampla gama de usos, e podem ser configurados para aplicações de potência elétrica que requerem impulsos curtos, mas poderosos de energia (por exemplo, partida de um motor, aceleração rápida, sinais de estabilização, etc.).
[0041] Um capacitor pode compreender dois eletrodos isolados entre si por um material de separação. O material de separação pode ser um dielétrico, ou, no caso de supercapacitores, um separador embutido em um eletróllto. O desempenho dos capacitores e/ou supercapacitores pode ser significantemente intensificado ou diminuído dependendo do respectivo material selecionado dos componentes individuais do capacitor, tal como o material de eletrodo e o material dielétrico.
[0042] São proporcionados capacitores que compreendem, pelo menos em parte, um derivado natural. Em alguns exemplos, o derivado natural pode ser fibra liberiana, pó de floema, ou um derivado destes. Em alguns exemplos, o derivado natural pode compreender derivados do pedúnculo, caule, e/ou núcleo de ervas ou plantas (por exemplo, linho, cânhamo, juta, sisal, kenaf, ou rami), ou plantas. Por exemplo, os derivados podem incluir hurds, fibra de hurd, pó de hurd, shives, fibra de shive, ou pó de shive de cânhamo ou linho. Por exemplo, um dielétrico de um capacitor pode ser formado de fibra liberiana, pó de floema, hurd de cânhamo, ou um derivado destes. Em outro exemplo, um ou ambos eletrodos do capacitor podem ser formados de fibra liberiana, pó de floema, hurd de cânhamo, ou um derivado destes. Tais capacitores podem ser configurados para ter várias densidades de potência e várias densidades de energia a uma faixa especificada de temperaturas de operação. Os capacitores podem ser capazes de suportarem ciclos de carga/descarga repetidos na faixa especificada de temperaturas de operação. Os capacitores da presente revelação podem serem supercapacitores.
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12/39 [0043] Os capacitores da presente revelação podem ser capazes de densidades de energia substancialmente altas (por exemplo, pelo menos cerca de 40, 50, ou 60 Wh/kg) e densidades de potência substancialmente altas (por exemplo, pelo menos cerca de 20, 40 ou 60 kW/kg). Estes capacitores podem ter vários usos, tal como suprimento continuo ou intermitente de energia em construções, veículos (por exemplo, carros, caminhões, trens, jatos), ou eletrônicos. Os capacitores podem ser transportáveis.
[0044] Referência será feita agora às figuras. Será apreciado que as figuras e características nestas não são necessariamente desenhadas em escala.
[0045] A FIG, 1 mostra um diagrama esquemático de um capacitor. Tal capacitor pode ser um supercapacitor. O capacitor pode armazenar energia elétrica por permitir que um potencial elétrico se acumule entre dois eletrodos de condição e pelo menos um dielétrico nãocondutivo entre estes. O capacitor ilustrado inclui um primeiro eletrodo 104, um dielétrico 106, e um segundo eletrodo 108. O dielétrico 106 pode compreender um material de isolamento. O dielétrico 106 pode compreender um material que é menos condutivo do que qualquer dos dois eletrodos. Os dois eletrodos 104,108 podem cada serem capazes de conduzir elétrons.
[0046] Embora um único dielétrico 106 seja mostrado, o capacitor pode incluir uma pluralidade de dielétricos, tais como pelo menos 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, ou dielétricos maiores. Os dielétricos podem ser dispostos adjacentes entre si como camadas separadas. Os dielétricos podem ter perfis uniformes, ou podem ter perfis nãouniformes. Por exemplo, os dielétricos podem ter substancialmente limites planos ou limites curvados. Os dielétricos podem compreender o mesmo material ou materiais diferentes.
[0047] O primeiro eletrodo 104 pode compreender um primeiro maPetição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 20/182
13/39 terial condutivo que está em comunicação eletrônica com um circuito 114, via um primeiro terminal 115. O primeiro terminal 115 pode ser um componente condutivo separado (por exemplo, placa de metal) a partir do primeiro material condutivo 104, ou ser um ponto de conexão do primeiro eletrodo 104 para e/ou do circuito 114. O segundo eletrodo 108 pode compreender um segundo material condutivo que está em comunicação eletrônica com o circuito comum 114, via um segundo terminal 116. O segundo terminal 116 pode ser um componente condutivo separado a partir do segundo material condutivo 108, ou ser um ponto de conexão do segundo material condutivo 108 para e/ou a partir do circuito 114.
[0048] Em alguns exemplos, cada eletrodo 104, 108 pode compreender uma ou mais camadas de união de um material condutivo. Em alguns exemplos, o dielétrico 106 pode compreender uma ou mais camadas de união de um material de isolamento (por exemplo, vidro, ar, cerâmica, etc.). O primeiro eletrodo 104 e o segundo eletrodo 108 podem compreender o mesmo material ou materiais diferentes.
[0049] A capacitância do capacitor pode depender de uma variedade de fatores tais como, entre outros fatores, uma distância entre os dois eletrodos 104, 108, áreas de superfície dos respectivos eletrodos de condução, e permissividade do dielétrico. Por exemplo, a capacitância pode aumentar à medida que a distância entre os dois eletrodos diminui, e/ou a área de superfície dos respectivos eletrodos de condução aumenta.
[0050] O capacitor pode ser carregado ou descarregado por aplicação de uma carga elétrica 112 ao capacitor. Por exemplo, o capacitor pode ser carregado quando uma tensão é aplicada ao capacitor, via outro sistema de proporcionar armazenagem de energia ou potência (por exemplo, potência terminal, batería, etc.). O fluxo de corrente pode ser interrompido pelo dielétrico nâo-condutivo e, como um resul
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14/39 tado, cargas opostas podem se formar nos dois eletrodos do capacitor. Um potencial elétrico pode ser criado, e subsequentemente armazenado, através do dielétrico entre os dois eletrodos. Em outro exemplo, o capacitor pode ser descarregado por trazer-se uma carga elétrica 112 que consome potência elétrica em comunicação elétrica com o capacitor. O potencial elétrico nos eletrodos pode ser descarregado, via a carga elétrica 112.
[0051] Supercapacitores, também conhecidos como capacitores de camada dupla elétricos, capacitores eletroquímicos, ou ultracapacitores, podem ser configurados para armazenar uma quantidade de carga (e, desse modo, energia elétrica) que é várias ordens de grandeza maior do que aquela que é armazenada por capacitores ordinários. Os capacitores da presente invenção podem armazenar carga em uma quantidade que é pelo menos cerca de 1,1, 1,2, 1,3, 1,4, 1,5, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 200, 300, 400, 500, 1000, ou 10000 vezes maior do que um capacitor típico. Um supercapacitor pode armazenar energia elétrica por permitir que um potencial elétrico se acumule entre dois eletrodos condutivos 104, 108 através de um dielétrico 106, ou dielétrico equivalente, no qual cada dos dois eletrodos de condução 104, 108 é isolado do outro pelo dielétrico 106 posicionado entre estes.
[0052] O dielétrico 106 pode compreender um eletrólito e/ou um separador. Por exemplo, os dois eletrodos 104, 108 e o separador podem ser embutidos em um eletrólito. O primeiro eletrodo 104 e o segundo eletrodo 108 podem estar em comunicação iônica entre si, tal que quando o supercapacitor é carregado, cargas opostas, via íons que se movem através do eletrólito, podem formar em qualquer lado do separador dielétrico entre o separador dielétrico e cada eletrodo. Diferente das baterias, os eletrodos não reagem quimicamente com o eletrólito. Como um resultado, dois pares de camadas de carga oposta
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15/39 podem armazenar potencial elétrico.
[0053] Os dois eletrodos podem cada serem capazes de conduzir elétrons. O primeiro eletrodo 104 do supercapacitor pode compreender um primeiro material condutivo que está em comunicação eletrônica com um circuito 114 via um primeiro terminal 115. O primeiro terminal 115 pode ser um componente condutivo separado a partir do primeiro material condutivo, ou ser um ponto de conexão do primeiro eletrodo 104 para, e/ou do circuito 114. Por exemplo, o primeiro material condutivo pode ser formado de um material condutivo poroso (por exemplo, carvão vegetal ativado, grafeno, nanotubos de carbono, preto de carbono, etc.) que está em comunicação com o circuito 114, via o primeiro terminal 115. Material condutivo poroso pode beneficamente aumentar a área de superfície real do eletrodo para armazenar carga (por exemplo, íons) e, desse modo, aumentar a capacitância do capacitor (por exemplo, supercapacitor). Similarmente, um segundo eletrodo 108 do supercapacitor pode compreender um segundo material condutivo que está em comunicação eletrônica com o circuito comum 114, via um segundo terminal116. O segundo terminal 116 pode ser um componente condutivo separado a partir do segundo material condutivo, ou ser um ponto de conexão do segundo eletrodo 108 para, e/ou a partir do circuito 114. Por exemplo, o segundo material condutivo pode também ser formado de um material condutivo poroso que está em comunicação com o circuito 114, via o segundo terminal 116.
[0054] Materiais diferentes podem ser selecionados para formar os eletrodos e/ou o dielétrico do capacitor para mudar as capacidades do desempenho do capacitor, tal como densidade de potência e densidade de energia. Em alguns exemplos, capacidades de desempenho desejadas devem ser pesadas contra outras considerações tal como faixa de temperatura operável, estabilidade térmica (por exemplo, inflamabilidade), estabilidade estrutural, durabilidade, toxicidade, impacto
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16/39 ambiental, limitações dimensionais (por exemplo, tamanho, peso, etc.), econômicos de manufaturamento, e/ou uma combinação destes.
[0055] Em alguns exemplos, emparelhando materiais diferentes dentro do capacitor, tal como usando uma primeira composição de eletrólito (por exemplo, um primeiro sal e um primeiro solvente, etc.) em combinação com eletrodos produzidos de um segundo material (por exemplo, carbono ativado) pode produzir resultados diferentes. Por exemplo, uma área de superfície do eletrodo maior pode geralmente aumentar a capacitância. Contudo, quando o eletrodo compreende uma estrutura porosa, transportabilidade de ions (no eletrólito) através de ou entre a estrutura porosa do eletrodo pode afetar a efetividade da área de superfície disponível maior. Por exemplo, um íon em uma composição de eletrólito particular pode ser muito pequeno ou muito grande para interfacear efetivamente com a superfície da estrutura porosa.
[0056] Materiais compreendendo estrutura relativamente ótima a serem usadas como eletrodos do capacitor, tal como grafeno (por exemplo, grafeno ativado, grafeno curvado, grafeno delimitado por laser, grafeno planar ultradelgado, grafeno similar à esponja, etc.), ou outros carbonos micro ou nanomateriais compreendendo superfícies de adsorção grandes e planas e condutividade elétrica em plano alta, podem ser custosos de manufaturar comparados a outras alternativas. Por exemplo, materiais similares à grafeno podem ser sintetizados usando métodos pesados relativamente custosos tais como exfoliação (por exemplo, método modificado de Hummers), deposição de vapor químico, ou síntese de microonda. Em contraste, carbonos derivados de petróleo ou bioresíduo podem ser sintetizados através de pirólise ou métodos hidrotérmicos.
[0057] Em alguns exemplos, biomassa, tal como material de fibra liberiana, material de pó de floema, ou material de hurd de cânhamo
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17/39 (por exemplo, fibra ou pó), pode ser usada como precursores para manufaturar componentes de capacitares da presente revelação, tal como, por exemplo, estruturas de nanochapa de carbono similar à grafeno (por exemplo, chapas de carbono tendo dimensões de 1 nanometre a no máximo 1000 nanômetros ou 500 nanômetros) usando processos convencionais, tal como síntese hidrotérmica. Tais precursores podem ser formados na forma de chapas, tubos, ou rolos, por exemplo. A fibra liberiana, pó de floema, hurd de cânhamo, ou um derivado destes, podem ser o material ativo para um ou mais componentes dos capacitores (por exemplo, eletrodos).
[0058] Por exemplo, a fibra liberiana e/ou fibra de hurd podem primeiro suportar carbonização hidrotérmica para quebrar inicialmente uma estrutura similar a filamento da fibra em peças menores. O processo de síntese hidrotérmica pode produzir alto teor de oxigênio (por exemplo, grupos funcionais contendo oxigênio), tornando o rendimento susceptível a um processo de ativação subsequente usando ativação de reagentes, tal como hidróxido de potássio (KOH). Após o processo hidrotérmico, a fibra pode, em seguida, ser ativada com, por exemplo, KOH, para penetrar a fibra e gerar nanochapas de carbono. A temperatura de ativação pode ser pelo menos cerca de 600 graus Celsius (°C), 650°C, 700°C, 705°C, 710°C, 715°C, 720°C, 725°C, 730°C, 735°C, 740°C, 745°C. 750°C, 755’C, 760°C, 765°C, 770°C, 775°C, 780°C, 785°C, 790°C, 795°C, 800°C, ou mais alta. Como uma alternativa, a temperatura de ativação pode ser menor do que ou igual a cerca de 800°C, 790°C. 780 C, 770’C, 760°C, 750°C, 740°C, 730°C, 720°C, 710°C, 700°C, 650°C, 600°C, ou mais baixa. A fibra liberiana e/ou fibra de hurd pode ou não pode ser pré-tratada, tal como para reduzir o tamanho ou abrir a estrutura da fibra.
[0059] O processo de carbonização hidrotérmica pode gerar flocos de grafite. Os flocos de grafite podem ter um diâmetro de pelo menos
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18/39 cerca de 10 micrometres (pm), 50 pm, 100 pm, 200 pm, 300 pm, 400 pm, 500 pm ou mais. Como uma alternativa, o diâmetro dos flocos de grafite pode ser menor do que ou igual a cerca de 500 pm, 400 pm, 300 pm, 200 pm, 100 pm, 50 pm, 10 pm, ou menor. Os flocos de grafite podem ter uma espessura de pelo menos cerca de 0,1 pm, 1 pm, 10 pm, 20 pm, 40 pm, 80 pm, 100 pm, 120 pm, 150 pm, ou maior. Como uma alternativa, a espessura dos flocos de grafite pode ser menor do que ou igual a cerca de 150 pm, 120 pm, 100 pm, 80 pm, 40 pm, 20 pm, 10 pm, 1 pm, 0,1 pm, ou menor. Alternativamente ou em adição a, a carbonização hidrotérmica da fibra liberiana, pó de floema, fibra de hurd, ou pó de material hurd, pode gerar pelo menos uma pilha de nanochapas de carbono.
[0060] Os flocos de grafite ou a pelo menos uma pilha de nanochapas de carbono a partir do processo de carbonização hidrotérmica podem ser tratados com uma ou mais técnicas de exfoliação para gerar pelo menos um nanochapa de carbono tendo uma espessura de um átomo de carbono. As técnicas de exfoliação podem ter alta escalabilidade, reprodutividade, processabilidade, e/ou custo de produção baixo. A uma ou mais técnicas de exfoliação podem utilizar dispositivos de exfoliação de fase líquida (LPE) baseados em dinâmicas de fluido. Solventes adequados para dispositivos de LPE podem ser solventes orgânicos (por exemplo Ν,Ν-dimetilformamida), soluções de surfactante/água, solventes aromáticos, ou líquidos iônicos. Os dispositivos de LPE podem usar as dinâmicas de fluido para submeter os flocos de grafite ou a pelo menos uma pilha de nanochapas de carbono, disperses em um ou uma mistura dos solventes adequados, sob forças de cisaihamento intensivas. As forças de cisalhamento intensivas podem ser suficientes para exfoliar, ou descascar, a pelo menos uma nanochapa de carbono a partir da pelo menos uma pilha de nanochapas de carbono. Os dispositivos de LPE que utilizam as dinâml·
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19/39 cas de fluido podem ser um dispositivo fluídico de vórtice, um dispositivo de dinâmicas de fluido acionado por pressão, ou um dispositivo de dinâmicas de fluido acionado por misturador rotativo. Uma velocidade operacional do dispositivo fluídico de vórtice pode ser pelo menos cerca de 10 rotações por minuto (r.p.m.), 100 r.p.m., 1.000 r.p.m., ou 10.000 r.p.m., ou mais alta. Alternativamente, a velocidade operacional pode ser menor do que ou igual a cerca de 10.000 r.p.m., 1.000 r.p.m., 100 r.p.m., 10 r.p.m., ou mais baixa. Uma pressão do dispositivo de dinâmicas de fluido acionado por pressão pode ser pelo menos cerca de 1 megapascal (MPa), 5 MPa, 10 MPa, 20 MPa, 30 MPa, 40 MPa, 50 MPa, 100 MPa, ou mais alta. Alternativamente, a pressão pode ser menor do que ou igual a 100 MPa, 50 MPa, 40 MPa, 30 MPa, 20 MPa, 10 MPa, 5 MPa, ou mais baixa. Uma velocidade do rotor do dispositivo de dinâmicas de fluido acionado por misturador rotativo pode ser pelo menos cerca de 10 r.p.m., 100 r.p.m., 1,000 r.p.m., ou 10,000 r.p.m., ou mais alta. Alternativamente, a velocidade do rotor pode ser menor do que ou igual a cerca de 10.000 r.p.m., 1.000 r.p.m., 100 r.p.m., 10 r.p.m., ou mais baixa.
[0061] Em outro exemplo, floema ou pó de hurd pode compreender partículas de celulose mícron-dimensionadas ou nano-dimensionadas, tal como celulose microcristalina (MCC), celulose nanocristalina (NCC), ou nanocristal de celulose (CNC), derivados de floema ou hurd. O pó pode compreender nanopartículas e/ou micropartículas. Em alguns casos, a MCC, NCC, e CNC podem ser isoladas e/ou derivadas do floema ou hurd, via hidrólise ácida (por exemplo, hidrólise de ácido hidroclórica). Por exemplo, floema ou fibra de hurd, após coleta, pode ser secada a menos do que 10% de teor de umidade (por exemplo, em um forno industrial) e triturados (por exemplo, via um pulverizador de moinho de corte) para produzir floema ou pó de hurd (por exemplo, pó de floema de cânhamo, pó de floema de knaf, pó de hurd de cânhamo,
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20/39 etc.). O pó pode suportar tratamento de álcali e lavagem. Em alguns casos, o tratamento de álcali e lavagem podem compreender tratamento com 4% (p/p) de solução de hidróxido de sódio (NaOH) a 80°C por cerca de 2 horas, lavagem com água destilada, e filtragem. O tratamento de álcali e lavagem podem ser repetidos (por exempio, 2 ciclos, 3 ciclos, 4 ciclos, etc.). Subsequente ao tratamento de álcali e lavagem, um tratamento de alvejamento pode ser realizado. Em alguns casos, o tratamento de alvejamento pode compreender embebimento em uma solução contendo iguais partes de tampão de acetato, clorito aquoso 1,7% (p/p), e água destilada, lavagem com água destilada, e filtragem. O tratamento de alvejamento pode ser repetido (por exemplo, 2 ciclos, 3 ciclos, 4 ciclos, etc.). O floema ou hurd pode, em seguida, ser submetido à hidrólise ácida (por exemplo, hidrólise ácida hidroclórica, hidrólise de ácido sulfúrica, etc.). Em alguns exemplos, hidrólise ácida pode compreender sujeição de 4-6% (p/p) de fibras alvejadas em ácido sulfúrico pré-aquecido 65% a 50°C por 60 minutos, misturando a suspensão (por exemplo, via agitadores magnéticos), e separação via uma centrífuga mantida a 4000 rotações por minuto (rpm) por 30 minutos, e dializada com água destilada. Suspensão de capilares podem ser homogeneizadas para produzir capilares de nanoceiulose derivadas de floema ou hurd. Em outro exemplo, NCC ou CNC (por exemplo, nanopartículas) pode ser preparada usando celulose isolada de floema ou hurd, tal como via hidrólise ácida (por exemplo, hidrólise ácida hidroclórica, hidrólise ácida sulfúrica). O micro-pó ou nano-pó derivado de floema hurd pode demonstrar propriedades tais como altas proporções de aspecto, altas áreas de superfície, e alto módulo. Em alguns casos, o pó de floema pode compreender partículas na faixa de nanômetro ou micrômetro. Por exemplo, um floema ou partícula de pó de hurd pode ter um diâmetro de pelo menos cerca de 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 nanô
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21/39 metros (nm), ou maior. Alternativamente, o floema ou partícula de pó de hurd pode ter um diâmetro de no máximo cerca de 500, 450, 400, 350, 300, 250, 150, 100, 90, 80, 70, 60, 50 nm ou menor. Alternativamente, um floema ou partícula de pó de hurd pode ter um diâmetro de pelo menos cerca de 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500 micrometres (pm) ou maior. Alternativamente, o floema ou partícula de pó de hurd pode ter um diâmetro de no máximo cerca de 500, 450, 400, 350, 300, 250, 150, 100, 90, 80, 70, 60, 50, 40, 30, 20, 10 pm, ou menor.
[0062] À luz das considerações acima, o capacitor pode compreender pelo menos em parte, fibra liberiana, pó de floema, hurd de cânhamo (por exemplo, fibra, pó, etc.), ou um derivado destes. Por exemplo, um dos dois eletrodos ou ambos eletrodos podem compreender fibra liberiana, pó de floema, hurd de cânhamo, ou um derivado destes. Em alguns exemplos, eletrodos à base de fibra liberiana, eletrodos à base de pó de floema, ou eletrodos à base de hurd de cânhamo podem compreender nanochapas de carbono ou nanotubos de carbono que contêm altos níveis de mesoporosidade que demonstra propriedades eletroquímicas favoráveis em um eletrólito líquido iônico convencional. Alternativamente ou em adição, um dielétrico, ou pelo menos uma porção do dielétrico, pode compreender fibra liberiana, pó de floema, hurd de cânhamo, ou um derivado destes. Por exemplo, uma camada dupla de NFC e CNC pode ser usada como o dielétrico em um supercapacitor. Em alguns exemplos, o dielétrico de CNC e NFC pode ser depositado em cada eletrodo por revestimento de pulverização de uma película delgada de solução de CNC (por exemplo, 0,8 peso% em água), secagem da película de CNC (por exemplo, a 60°C), fundição de redução de gel de NFC (por exemplo, 0,8 peso% em água), e deixando o gel secar (por exemplo, à temperatura ambiente) para desidratação. Uma máscara mecânica (por exemplo, máscara de
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22/39 polidimetilsiloxano (PDMS)) pode ser usada durante deposição.
[0063] Em alguns exemplos, o capacitor pode compreender, pelo menos em parte, cânhamo (por exemplo, Canábis sativa L) fibra liberiana, pó de floema de cânhamo, hurd de cânhamo (fibra ou pó), ou um derivado destes. A fibra de cânhamo (por exemplo, fibra Hberiana, fibra de hurd, etc.) pode compreender uma ou mais camadas de celulose, semicelulose, e lignina. Em particular, a fibra de cânhamo pode compreender mícrofibrilas em camadas consistindo de fibrilas de celulose cristalina. Durante um processo hidrotérmico (por exemplo, conduzido a cerca de 170-200 °C) da fibra de cânhamo, entre outras reações (por exemplo, hidrólise de lignina, desidratação, decomposição, condensação, etc.), a celulose cristallina pode ser parcialmente carbonizada. O processo hidrotérmico pode afrouxar as camadas interconectadas das microfibrilas de celulose enquanto que convertendo uma maioria da semicelulose e uma parte da lignina em compostos orgânicos solúveis. A semicelulose e lignina podem ser dissolvidas para isolar as microfibrilas de celulose afrouxadas.
[0064] Durante um subsequente processo de ativação (por exemplo, conduzido a cerca de 700-800°C), reagentes de ativação, tais como, por exemplo, KOH, podem penetrar as camadas de microfibrila afrouxadas e, desse modo, separam as camadas como chapas. O KOH pode ainda carbonizar e ativar as camadas separadas para reduzir sua respectiva espessura e gerar microporosidade e mesoporosidade na estrutura de chapa de carbono. Em particular, o teor de celulose cristalina do precursor de cânhamo permite que derivados se formem do processo de ativação de KOH para compreender um grau de alinhamento (por exemplo, ordem grafítica) em suas propriedades estruturais. Alternativamente, um processo de pirólise pode ser usado para sintetizar floema ou derivados de fibra de hurd.
[0065] Um derivado resultante da fibra de cânhamo pode compre
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23/39 ender nanochapas de carbono com graus favoráveis de microporosidade, mesoporosidade, e alinhamento grafítico para uso em sistemas de capacitor. Em alguns exemplos, tal fibra (por exemplo, cânhamo puro), ou seus derivados (por exemplo, nanochapas de carbono similar à grafeno), podem ser usados como um primeiro material condutivo (por exemplo, material do primeiro eletrodo 104 na FIG. 1) para um primeiro eletrodo, um segundo material condutivo (por exemplo, material do segundo eletrodo 108 na FIG. 1) para um segundo eletrodo, ou como materiais condutivos para ambos o primeiro e segundo eletrodos. Um dielétrico, eletrólito, e/ou separador podem ser colocados entre os primeiro e segundo eletrodos para completar o capacitor. Alternativamente, floema, hurd, ou fibra de shive, podem ser obtidos de linho, rami, juta, kenaf, lima, tília, e/ou outras plantas.
[0066] Em outros exemplos, fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou seus derivados, podem ser usados como um material díelétrico (por exemplo, díelétrico 106 na FIG. 1). Por exemplo, fibras celulósicas ou pós no floema ou hurd (por exemplo, fibra ou pó) podem compreender permissividade elétrica relativamente alta que pode ser vantajosa para o desempenho do capacitor. Em alguns exemplos, fibras naturais ou pós (por exemplo, fibra liberiana, pó de floema, fibra de hurd, pó de hurd, etc.) podem ser misturados com fibras sintéticas ou pós em proporções variadas para variar a resistência elétrica e/ou permissividade elétrica. Em alguns exemplos, o teor de umidade (por exemplo, umidade) pode ser alterado para variar resistência elétrica e/ou permissividade elétrica do material de floema ou material de hurd. Por exemplo, o material de floema ou material de hurd pode ter um teor de umidade de pelo menos cerca de 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, ou mais. Como uma alternativa, o material de floema ou material de hurd pode ter um teor de umidade de menos do que ou igual a cerca
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24/39 de 95%, 90%, 85%, 80%, 75%, 70%, 65%, 60%, 55%, 50%, 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5% ou menos.
[0067] Em alguns exemplos, uma temperatura de operação pode ser variada para variar resistência eiétrica e/ou permissividade eiétrica. Por exemplo, a temperatura de operação pode ser no máximo cerca de -50°C, -40°C, -30°C, -20°C, -10°C, 0°C, 10°C, 20°C, 30°C, 40°C, 50 C, 60°C, 70°C, 80°C, 90°C, 100°C, 110°C, 120°C, 130°C, 140 C, 150°C ou mais alta. Como uma alternativa, a temperatura de operação pode ser menor do que ou igual a 150°C, 140°C, 130°C, 120°C, 110°C, 100°C, 90 C, 80 C, 70°C, 60°C, 50 C, 40°C, 30°C, 20°C, 10 C, 0°C, 10°C, ~20°C, ~30°C, ~40°C, -50°C ou mais baixa. Em alguns exemplos, o material de floema pode ser configurado para realizar com resistências elétricas e/ou permissividade eiétrica variantes sobre uma faixa de umidade e/ou uma faixa de temperaturas de operação. Em alguns exemplos, uma espessura, massa superficial, densidade (por exemplo, número de roscas por comprimento unitário) e/ou outra configuração (por exemplo, urdume e trama) de uma estrutura de tecimento nas fibras celulósicas no floema ou fibra de hurd, podem ser alterados para variar resistência elétrica e/ou permissividade elétrica.
[0068] Em alguns exemplos, tal material de floema ou material de hurd (por exemplo, cânhamo puro), ou seus derivados (por exemplo, nanochapas de carbono similares á grafeno, compósitos de polímero reforçados com fibra liberiana, CNC, NCC, etc.) podem ser usados como um material dielétrico (por exemplo, dielétrico 106 na FIG. 1). Por exemplo, polímeros (por exemplo, polipropileno puro, materiais de poliéster insaturado puro, etc.) podem ser reforçados com um ou mais floema ou fibra de hurds ou pós (por exemplo, cânhamo, juta, etc.) para formar fibra híbrida ou compósitos de pó que têm constantes dielétricas mais altas (por exemplo, permissividade). Um primeiro eletrodo e um segundo eletrodo, cada tendo uma condutividade elétrica mais alta
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25/39 do que o dielétrico, pode cada ser colocado adjacente ao dielétrico, no qual os primeiro e segundo eletrodos são eletricamente isolados entre si.
[0069] Em alguns exemplos, material de floema, material de hurd, ou derivados destes, podem suportar processos tais como deposição eletroestática, solução de fundição, processamento de fundido, e/ou processo de polimerização ín-situ para formar compósitos de polímero com propriedades de material desejadas tais como grandes proporções de superfície para volume. A deposição eletrostática, por exemplo, pode controlar a deposição e dispersão de nanomateriais altamente atrativos, tais como grafeno, nanochapas de carbono, nanotubos de carbono, nano-cintas de grafeno, e outros compósitos de nanofibra de carbono. Através da deposição eletrostática, fibras de carbono com diâmetros menores do que um micrômetro (micron) podem ser formadas com controle relativamente alto.
[0070] Uma instalação de deposição eletrostática pode compreender uma solução de polímero, um suprimento de potência de alta tensão, uma agulha (por exemplo, fieira, bocal, etc.), e um coletor de eletrodo. O suprimento de potência de alta tensão pode ser qualquer unidade de aplicação configurada para gerar um forte campo elétrico. A solução de polímero pode sair de um recipiente através da agulha. O coletor de eletrodo pode ser disposto a alguma distância a partir da ponta da agulha. A solução de polímero e o coletor de eletrodo podem ser submetidos a um forte campo elétrico, tal como por aplicação do suprimento de potência de alta tensão. Uma gotícula da solução de polímero pode sair da agulha. Quando as forças elétricas no campo elétrico superam a tensão superficial da gotícula de solução de polímero, a gotícula pode se alongar em uma trajetória geralmente similar à chicote para formar um jato de solução ou corrente de fluido focalizada. Sob a direção do forte campo elétrico, o jato de solução pode en
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26/39 curvar ou chicotear ao redor para esticar mais delgada. Em seguida, a evaporação do solvente a partir do jato pode resultar em fibras secas ou semisecas que podem aleatoriamente se depositarem no coletor de eletrodo para formar uma trama de nanofibra. Os diâmetros de fibra eletro-fiadas podem ser nas ordens de grandeza de entre cerca de um micron a cerca de dez nanômetros. A proporção de diâmetro de fibra pequeno e aspecto grande das fibras resultantes pode conduzir a proporções de superfície para volume significantemente alta.
[0071] Em alguns exemplos, a gotícula pode ser submetida a um fluxo de ar, de alta velocidade, circunferencialmente uniforme em adição ao forte campo elétrico, tal como em um sistema de deposição elestrostática auxiliada por gás (GAES). Um Sistema de GAES pode proporcionar rendimento muito mais alto de fibras, fibras mais delgadas, e esticamento intensificado de jatos de fluido, bem como melhor controle de direcionamento das fibras em direção ao coletor com menos interferência elétrica, por exemplo, entes bocais vizinhos ou adjacentes.
[0072] A solução de polímero de entrada pode compreender uma quantidade bem dispersa de fibra (por exemplo, floema, hurd, etc.), ou seus derivados, tais como grafenos, nanochapas de carbono, nanotubos de carbono, nano-cintas de grafeno, e outros composites de nanofibra de carbono. Em alguns exemplos, esta solução de polímero/dispersão pode ser preparada por produção da solução de polímero separadamente a partir da solução de dispersão e mistura das mesmas juntas. A solução de polímero/dispersão pode ser uma solução homogênea. A deposição eletrostática esta solução de polímero/dispersão pode gerar fibras de nanocompósito resultantes que têm nanoestruturas embutidas bem dispersas. Por exemplo, um nanotubo de carbono (CNT)/compósito de polímero que suporta deposição eletrostática pode resultar em melhores fibras de nanocompósito alinha
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27/39 das com os CNTs que orientam substancialmente paralelas ao eixo de nanofibra. Em alguns exemplos, uma dispersão estável de CNTs pode ser alcançada pelo uso de surfactantes (por exemplo, sulfato de dodecil sódio), grandes polímeros anfifílicos (por exemplo, polivinil pirrolidona), e/ou macromoléculas naturais (por exemplo, polissacarídeos, Goma Arábica) que podem ser adsorvidos nos nanotubos hidrofóbicos. Em alguns exemplos, a dispersão pode ser facilitada via ultrasonificação da solução.
[0073] Beneficamente, fibra liberiana com deposição eletrostática/compósitos de polímero (por exemplo, CNT/compósitos de polímero) podem demonstrar propriedades mecânicas e elétricas significantemente aperfeiçoadas que são adequadas para aplicação em capacitores e/ou supercapacitores aqui descritos. A dispersão e orientação aperfeiçoadas de nanotubos dentro da fibra de polímero, e forte adesão interfacial devido à modificação da superfície do nanotubo pode aperfeiçoar significantemente a resistência à tensão e modulo de Young dos polímeros. A fibra/compósito de polímero pode também ter resistência aperfeiçoada a tensão mecânica (por exemplo, tensão de fratura), tal como devido aos nanoporos no escorregamento e tensão de blindagem da superfície da fibra, bem como os nanotubos altamente alinhados ao longo do eixo da fibra assumido na carga mecânica a partir da matriz de polímero. Além disso, a presença de fibra natural condutiva (por exemplo, fibra liberiana, fibra de hurd, etc.), ou derivados de fibra na fibra/compósitos de polímero pode proporcionar um modo para os, de outro modo, polímeros relativamente menos condutivos para aperfeiçoar a condutividade para várias aplicações.
[0074] Fibra natural de nanofibra/compósitos de polímero podem ser usados como material, tal como para eletrodos e/ou dlelétricos, em capacitores ou supercapacitores conforme aqui descrito.
[0075] Em alguns exemplos, um eletrodo, dielétrico, e/ou todo do
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28/39 capacitor podem ser produzidos e/ou montados via impressão tridimensional (3D) onde material de floema ou material de hurd (por exemplo, cânhamo, linho, etc.), fibra ou pó, é material de entrada e/ou se saída. A impressão 3D pode ser nano-impressâo 3D. Por exemplo, componentes individuais do capacitor podem ser impressos camada por camada em uma localização desejada (por exemplo, painel, asa, tecido, etc.) com alta modularidade e flexibilidade.
[0076] O capacitor compreendendo pelo menos em parte de fibra liberiana, pó de floema, fibra de hurd, pó de hurd, ou um derivado destes, pode ter uma massa de no máximo cerca de 10 gramas (g), 20 g, 30 g, 40 g, 50 g, 100 g, 200 g, 300 g, 400 g, 500 g, 600 g, 700 g, 800 g, 900 g, 1 kilograma (kg), 1,1 kg, 1,2 kg, 1,3 kg, 1,4 kg, 1,5 kg, 2 kg, 3 kg, 4 kg, 5 kg, 6 kg, 7 kg, 8 kg, 9 kg, 10 kg, 15 kg, 20 kg, 30 kg, ou mais alta. Em alguns exemplos, a massa do capacitor pode ser atribuída para satisfazer as necessidades de potência de um tipo particular de carga elétrica (uma rede elétrica, uma rede inteligente, ou um circuito elétrico de um veículo, carro a gás, carro elétrico, aeroplano, jato, trem, vagão ferroviário, barco, barco à motor, dispositivo eletrônico, sistemas de coleta e/ou armazenagem de energia renovável, etc.) eletricamente acoplados ao capacitor.
[0077] A FIG. 2 ilustra um método de usar capacitores de fibra natural ou pó para armazenar energia elétrica. Em uma primeira operação 201, um capacitor compreendendo fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou um derivado destes, é ativado. O capacitor pode compreender pelo menos em parte fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou um derivado destes. Em alguns exemplos, um primeiro eletrodo, um segundo eletrodo, ou ambos os primeiro e segundo eletrodos do capacitor podem compreender fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou um derivado destes. Em outros exemplos, um dielétrico do capacitor pode compreender fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou um derivado destes. Em
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29/39 ainda outros exemplos, ambos o dielétrico e um ou ambos eletrodos do capacitor podem compreender fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou um derivado destes. Por exemplo, um capacitor pode compreender totalmente material de floema (por exemplo, fibra, pó), material de hurd (por exemplo, fibra, pó), ou produtos derivados de hurd. Em alguns casos, um ou ambos eletrodos podem compreender floema ou derivados de hurd (por exemplo, derivados similares à grafenos de floema de cânhamo ou fibra de hurd), e o dielétrico pode compreender material puro de floema ou material de hurd (por exemplo, fibra de cânhamo pura), ou uma mistura de material de floema ou material de hurd (por exemplo, com ou sem fibras sintéticas, pós, etc.).
[0078] Os primeiro e segundo eletrodos podem ser eletricamente isolados entre si tal que nenhum elétron é diretamente conduzido para ou a partir de dois eletrodos. O dielétrico pode ser colocado adjacente a cada do primeiro eletrodo e do segundo eletrodo, e entre os dois eletrodos. Em alguns exemplos, para supercapacitores, o dielétrico pode compreender um eletrólito e/ou separador embutido no eletrólito. Os primeiro e segundo eletrodos podem cada estar em contato com o eletrólito, e configurados para não reagirem quimicamente com o eletrólito. Por exemplo, uma pluralidade de ions presentes no eletrólito pode coletar em uma interface eletrodo-eletrólito.
[0079] Uma vez que o capacitor é ativado, em uma próxima operação 202, o capacitor pode ser trazido em comunicação elétrica com uma carga elétrica e/ou uma fonte de potência. Por exemplo, um terminal do primeiro eletrodo e um terminal do segundo eletrodo, e a carga elétrica e/ou a fonte de potência, podem ser eletricamente conectados a um mesmo circuito (por exemplo, via fios de condução). Após 203, o capacitor pode ser carregado ou descarregado, via a carga elétrica e/ou a fonte de potência. Em alguns exemplos, o capacitor pode ser eletricamente conectado a uma fonte de potência que carrega o
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30/39 capacitor. Por exemplo, a fonte de potência pode ser um sistema de armazenagem de energia alternado (por exemplo, baterias), ou um fornecedor de potência. Em outros exemplos, o capacitor pode ser eletricamente conectado a uma carga elétrica que consome potência elétrica, e descarrega o capacitor.
[0080] A FIG. 3 mostra um diagrama esquemático de um capacitor 304 em comunicação elétrica com uma carga elétrica 302. Em alguns exemplos, um primeiro componente eletrônico (por exemplo, capacitor, carga elétrica, etc.) pode estar em comunicação elétrica com um segundo componente eletrônico quando os primeiro e segundo componentes eletrônicos são componentes de um mesmo circuito elétrico. A carga elétrica 302 pode ser uma rede elétrica ou um circuito elétrico de um veículo, aeroplane, jato, trem, vagão ferroviário, barco, dispositivo eletrônico, rede elétrica, rede inteligente, ou outro dispositivo que é capaz de consumir ou gerar potência elétrica. Exemplos de veículos incluem carros a gás, carros elétricos, veículos híbridos gás/elétrico, barcos à motor, ou outros veículos elétricos ou não-elétricos. O dispositivo eletrônico pode ser um computador pessoal (por exemplo, PC portátil, PC desktop, etc.), slate ou PC tablet (por exemplo, Apple® iPad, Samsung® Galaxy Tab, etc.), telefone, Smart phone (por exemplo, Apple® iPhone, Android-enabled device, Blackberry®, etc.), ou assistente digital pessoal. Por meio de exemplo, o capacitor 304 pode ser usado para potência de cargas elétricas que requerem potência curta mas potência total de impulsos de potência, tal como partida de um motor, frenagem, e/ou proporcionando uma aceleração em uma de um veículo ou outra unidade de transporte (por exemplo, plano). Por exemplo, um plano em comunicação elétrica com o capacitor 304 pode receber um impulso suficiente de potência para acelerar suas rodas durante e/ou próxima decolagem, tal como para encurtar comprimentos de pista requeridos para decolagens.
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31/39 [0081 ] O capacitor 304 pode ser usado para potência de vários sistemas de alto processamento e de computação. Por exemplo, sistemas de computação aplicados em direção a qualquer operação de processamento pesado, tais como sistemas de mineração blockchain (por exemplo, para cryptocurrency tokens, etc.), sistemas de inteligência artificial, sistemas quantum, sistemas de aprendizagem de máquina, sistemas de criptografia (incluindo qualquer método de decodificação), sistemas de operação de rede, sistemas gráficos de alta definição, ou outros sistemas maiores podem ser energizados por capacitores da presente revelação. Alternativamente, ou em adição, o capacitor pode ser usado para resfriar significantemente os sistemas acima e impedir superaquecimento.
[0082] O capacitor 304 pode ser usado para potência de vários sistemas de decolagem horizontal e aterrisagem (HOTOL) ou decolagem vertical e aterrisagem (VTOL) de aeronave. Por exemplo, rotores, propulsores, e hélices que são usados para decolagem, voo, ou aterrisagem, podem ser energizados por capacitores da presente revelação. Os rotores, propulsores, ou hélices podem ser elétricos ou hídrodo gás/elétrico. Um sistema de aeronave HOTOL pode ser um sistema de propulsão elétrica distribuído. Um sistema de aeronave VTOL pode ser um veículo aéreo não tripulado (UAV), tal como um drone. O UAV pode ser operado remotamente usando rádio frequências por um piloto em uma localização remota, ou voo autonomamente após um voo préprogramado. Os sistemas de aeronave energizados pelo capacitor 304 podem ser usados como sistemas de transporte para transportar pelo menos um passageiro, uma carga, ou ambos.
[0083] O capacitor 304 pode ser incorporado em têxteis utilizáveis como armazenagem de energia utilizável. Em alguns exemplos, material de floema ou material de hurd, ou seus derivados (por exemplo, nanochapas de carbono) pode ser integrado como parte de um mate
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32/39 rial dielétrico em um supercapacitor bidimensional com alta proporção de aspecto (por exemplo, fio, filamento, etc.). O supercapacitor de duas dimensões pode ser flexível. O supercapacitor de duas dimensões pode ser tecido em têxteis utilizáveis como armazenagem de energia utilizável para potência e/ou carga de vários sistemas de computação ou dispositivos eletrônicos. Os têxteis utilizáveis podem incluir luvas, meias, camisas, gravatas, cintos, e coletes militares. Os vários sistemas de computação ou dispositivos eletrônicos podem ser uma parte dos têxteis utilizáveis (por exemplo, sensores de temperatura, aquecedores, mostradores de diodo de emissão de luz, monitores de taxa cardíaca, rastreadores físicos, etc.), ou um dispositivo portátil separado (por exemplo, dispositivos móveis, relógios inteligentes, óculos inteligentes, rastreadores físicos, etc.). O supercapacitor de duas dimensões pode ser um mlcro-supercapacítor tendo uma dimensão de seção transversal de peio menos 0,1, 1, 10, 100, 1000 micrometres, ou mais. Os supercapacitores de duas dimensões podem ser, mas não são limitados a, a composição hierarquicamente estruturada de um material de condução e o material de floema, ou seus derivados. A composição hierarquicamente estruturada pode ser um conjunto camada-porcamada (LBL). Em um exemplo, uma membrana de duas camadas incluindo uma camada de condução incluindo pelo menos um polímero de condução e uma camada dielétrica incluindo pelo menos o floema e/ou material de hurd, ou seus derivados, pode ser laminada em um supercapacitor de filamento de duas dimensões. Um atuador pode ser usado para laminar a membrana de duas camadas em um filamento de supercapacitor de duas dimensões. A camada dielétrica pode incluir fibras de mastro que são alinhadas ao longo de um comprimento do filamento de supercapacitor de duas dimensões. A camada dielétrica pode adicionalmente compreender eletrólitos líquido ou sólido, e/ou um separador. A camada dielétrica pode conter graus favoráveis de
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33/39 microporosidade e/ou de mesoporosidade do ar como o separador. O filamento do supercapadtor de duas dimensões pode compreender múltiplos conjuntos de LBL da camada de condução e a camada dielétrica. O filamento do supercapacitor de duas dimensões pode ter pelo menos cerca de 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 100 ou mais conjuntos de LBL da camada de condução e a camada dielétrica.
[0084] Em alguns exemplos, o capacitor 304 pode ser integrado como parte de uma rede elétrica ou rede inteligente para uma região tão grande quanto uma cidade ou uma pluralidade de cidades. Em alguns exemplos, a carga elétrica 302 pode ser sistemas de coleta e armazenagem de energia alternativa e/ou renovável, tais como, mas não limitados à, energia solar, energia eólica, hidro energia, energia geotérmica, e sistemas de geração de energia auxiliada por gravidade. Em alguns exemplos, o capacitor 304 pode atuar como tampões de energia para os sistemas de coleta ou armazenagem de energia.
[0085] Em alguns exemplos, a mesma carga elétrica (por exemplo, sistema de coleta ou armazenagem de energia do veículo, etc.) pode amos carregar e descarregar o capacitor, tal como para aplicações diferentes da carga elétrica. Em alguns exemplos, uma primeira carga elétrica pode carregar o capacitor, e uma segunda carga elétrica pode descarregar o capacitor. O circuito compreendendo o capacitor 304 e a carga elétrica 302 pode compreender outros componentes elétricos (por exemplo, comutadores, transistores, reguladores, etc.) para facilitar a comunicação elétrica entre o capacitor 304 e a carga elétrica 302. Em alguns exemplos, o capacitor 304 pode estar em comunicação elétrica com uma pluralidade de cargas elétricas. Em alguns exemplos, a carga elétrica 302 pode estar em comunicação elétrica com uma pluralidade de capacitores 304 que são conectados consecutivamente em série, consecutivamente em paralelo, e/ou não-consecutivamente. Em alguns exemplos, um circuito pode compreender uma pluralidade de
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34/39 capacitores e uma pluralidade de cargas elétricas. Em alguns exemplos, um circuito pode compreender uma pluralidade de fontes de potência (por exemplo, célula combustível, baterias, outros capacitores, etc.) incluindo o capacitor 304. A arquitetura do circuito para qualquer circuito descrito acima ou adicionalmente abaixo nâo é limitada à arquitetura mostrada no diagrama esquemático da FIG. 3.
[0086] Um capacitor compreendendo fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou um derivado destes, pode ser capaz de carregar ou descarregar potência a uma temperatura de pelo menos cerca de -100°C, 50 C, -40°C, -30 C, -20°C, -10°C, 0°C, 10°C, 20°C, 30 C, 40°C, 50°C, 60°C, 70°C, 80°C, 90°C, 100°C, 110°C, 120°C, 130°C, 140°C, 150°C, 200°C, 250°C, 300Ό, 350°C, ou mais alta. Como uma alternativa, o capacitor pode ser capaz de carregar ou descarregar potência a uma temperatura menor do que ou igual a 350°C, 300°C, 250°C, 200°C, 150°C, 100°C, 90°C, 80°C, 70°C, 60°C, 50°C, 40°C, 30°C, 20°C, 10°C, 0°C, -10°C, -20°C, -30°C, -40°C, -50°C, -100°C, ou mais baixa. Em alguns exemplos, o capacitor pode ser capaz de carregar ou descarregar potência a uma faixa de temperatura, tal como entre cerca de 60100°C. Por exemplo, abaixo de uma certa temperatura, uma taxa de carga e/ou descarga pode ser limitada. Por exemplo, acima de uma certa temperatura, o capacitor pode se tornar instável (por exemplo, devido à estabilidade térmica, inflamabilidade do material de eletrodo e/ou material díelétrico). Em alguns exemplos, o capacitor pode ter melhor desempenho (por exemplo, densidade de potência mais alta, densidade de energia mais alta, etc.) a uma certa faixa de temperatura (por exemplo, 60-100°C) do que outra faixa de temperatura.
[0087] Em alguns exemplos, para uma faixa de temperatura de cerca de 60-100°C, o capacitor pode ser configurado para ter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 55 kilowatts por kilograma (kW/kg) de massa ativa. Uma densidade de energia relativa
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35/39 mente mais alta pode permitir que o capacitor recarregue e/ou forneça uma quantidade de energia elétrica em um período de tempo relativamente mais curto. Altemativamente, o capacitor pode ter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 1 kW/kg, 5 kW/kg, 10 kW/kg, 15 kW/kg, 20 kW/kg, 25 kW/kg, 50 kW/kg, 55 kW/kg, 60 kW/kg, 65 kW/kg, 70 kW/kg, 75 kW/kg, 80 kW/kg, 85 kW/kg, 90 kW/kg, 95 kW/kg, 100 kW/kg, 110 kW/kg, 120 kW/kg, 130 kW/kg, 140 kW/kg, 150 kW/kg, 200 kW/kg, 250 kW/kg, 300 kW/kg, 350 kW/kg, 400 kW/kg, ou mais alto. Em alguns exemplos, o capacitor pode ter uma densidade de energia mais alta uma certa faixa de temperatura do que outra faixa de temperatura.
[0088] Em alguns exemplos, para uma faixa de temperatura de cerca de 60-100 °C, o capacitor pode ser configurado para ter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 40 watt horas por kilograma (Wh/kg) de massa ativa. Uma densidade de energia relativamente alta pode permitir que o capacitor armazene uma quantidade relativamente mais alta de energia em uma quantidade fixa de massa ativa (por exemplo, por capacitor). Alternativamente, o capacitor pode ter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 1 Wh/kg, 5 Wh/kg, 10 Wh/kg, 15 Wh/kg, 20 Wh/kg, 25 Wh/kg, 50 Wh/kg, 55 Wh/kg, 60 Wh/kg, 65 Wh/kg, 70 Wh/kg, 75 Wh/kg, 80 Wh/kg, 85 Wh/kg, 90 Wh/kg, 95 Wh/kg, 100 Wh/kg, 110 Wh/kg, 120 Wh/kg, 130 Wh/kg, 140 Wh/kg, 150 Wh/kg, 200 Wh/kg, 250 Wh/kg, 300 Wh/kg, 350 Wh/kg, 400 Wh/kg, ou mais alta. Tal densidade de energia pode ser sobre pelo menos cerca de 10, 25, 50, 75, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, ou mais ciclos de carga/descarga do capacitor. Em alguns exemplos, o capacitor pode ter uma densidade de energia mais alta a uma certa faixa de tempera
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36/39 tura do que outra faixa de temperatura.
[0089] Em alguns exemplos, para uma faixa de temperatura de cerca de 60-100 °C, o capacitor pode ser configurado para suportar pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, enquanto que mantendo uma densidade de energia de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa, e/ou uma densidade de energia de pelo menos cerca de 40 Wh/kg de massa ativa. Quanto mais ciclos de carga/descarga um capacitor pode suportar, mais o capacitor pode permanecer no circuito sem necessidade de substituição. Alternativamente, o capacitor pode manter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa, e/ou uma densidade de energia de pelo menos cerca de 40 Wh/kg de massa ativa sobre pelo menos cerca de 10, 25, 50, 75, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, ou mais ciclos de carga/descarga. Alternativamente, o capacitor pode manter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 75 kW/kg de massa ativa, e/ou uma densidade de energia de pelo menos cerca de 60 Wh/kg de massa ativa sobre pelo menos cerca de 10, 25, 50, 75, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, ou mais ciclos de carga/descarga. Alternativamente, o capacitor pode manter uma densidade de energia de pelo menos cerca de 100kW/kg de massa ativa, e/ou uma densidade de energia de pelo menos cerca de 80 Wh/kg de massa ativa sobre pelo menos cerca de 10, 25, 50, 75, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200, 210, 220, 230, 240, 250, 260, 270, 280, 290, 300, 350, 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000, ou mais ciclos
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37/39 de carga/descarga. Em alguns exemplos, o capacitor pode suportar mais ciclos de carga/descarga a uma certa faixa de temperatura do que outra faixa de temperatura.
[0090] Em alguns exemplos, para uma faixa de temperatura de cerca de 60-100°C, o capacitor pode ser configurado para ter um tempo de carga e/ou descarga de menos do que cerca de 10 segundos. Alternativamente, o capacitor pode ter um tempo de carga/descarga de no máximo cerca de 60, 55, 50, 45, 40, 35, 30, 25, 20, 15, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1,0,1,0,01, ou mais curto. Em alguns exemplos, o capacitor pode ter uma densidade de energia mais alta a uma certa faixa de temperatura do que outra faixa de temperatura.
[0091] Um ou mais componentes do capacitor aqui descrito, tal como um eletrodo ou material dielétrico compreendendo fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou um derivado destes, podem ser usados como componentes para outros sistemas de armazenagem de potência ou de energia, tais como baterias (por exemplo, baterias de estado sólido), células combustíveis, células eletroquímicas, células recarregáveis (por exemplo, células secundárias), ou outros sistemas de armazenagem. Por exemplo, uma bateria pode compreender um ou mais eletrodos compreendendo fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou um derivado destes, tais como os eletrodos descritos em qualquer ligar aqui para uso em um capacitor. A fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou um derivado destes, podem ser o material ativo para os eletrodos. Em alguns exemplos, a bateria pode compreender um eletrodo compreendendo fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou um derivado destes. Em alguns exemplos, a batería pode compreender dois eletrodos cada compreendendo as mesmas ou diferentes composições de fibra liberiana, pó de floema, hurd, ou um derivado destes. Um sistema de armazenagem de potência ou de energia pode compreender outro material derivado de planta (por exemplo, derivado de cânhamo, derivado de
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38/39 linho, etc.).
Exemplo [0092] Em um exemplo, eletrodos para uso nos capacitores são formados por carbonização e ativação de um produto hidrotérmico de fibra liberiana de cânhamo. A fibra liberiana de cânhamo e ácido sulfúrico diluído são vedados dentro de uma autoclave de aço. A autoclave é aquecida a 180°C por 24 horas, e, em seguida, permitido resfriar à temperatura ambiente (por exemplo, cerca de 20-25 °C). Os conteúdos na autoclave são filtrados, lavados com água destilada, e secados para produzir um sólido carbonáceo (por exemplo, biochar). O biochar e hidróxido de potássio (KOH) são misturados a uma proporção de massa 1:1 ea mistura é aquecida a 700-800 C (por exemplo, a 3°C/min) por 1 hora sob fluxo de argônio. A amostra ativada é, em seguida, lavada com 10 peso % (peso %) de ácido hidroclórico (HCI) e água destilada. Os carbonos são secados em um forno a 100°C por 12 horas. Nanochapa de carbono ativado a 700°C (CNS-700) através do processo acima tem uma densidade de área de superfície de 1690 metros quadrados por grama (m2g1), nanochapa de carbono ativado a 750 °C (CNS-750) através do processo acima tem uma densidade de área de 2287 m2g’1, e nanochapa de carbono ativado a 800 °C (CNS-800) através do processo acima tem uma densidade de área de superfície de 1505 m2g'1. A condutividade elétrica para CNS-700, CNS-750, e CNS-800 são 217 siemens por metro (Sm1), 211 Sm1, e 226 Sm1, respectivamente. À uma temperatura de operação de 20°C, CNS-750 e CNS-800 exibem uma densidade de energia de 19 watt hora por kilograma (Whkg 1) e 18 Whkg1, respectivamente. À uma temperatura de operação de 60°C, CNS-750 e CNS-800 exibem uma densidade de energia de 34 Whkg1 e 31 Whkg1, respectivamente. À uma temperatura de operação de 100°C, CNS-750 e CNS-800 exibem uma densidade de energia de 40 Whkg'1 e 34 Whkg-1, respectivamente. A densi
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39/39 dade de energia máxima para CNS-800 nas temperaturas de operação de 20°C, 60°C, e 100°C é 28 kilowatts por kilograma (kWkg1), 49 kWkg1, e 77 kWkg \ respectivamente. O CNS-800 pode reter 96% da capacitância inicial após 10.000 ciclos.
[0093] Enquanto que concretizações preferidas da presente invenção foram mostradas e descritas aqui, será óbvio àqueles técnicos no assunto que tais concretizações são providas por meio de exemplo somente. Não é previsto que a invenção seja limitada pelos exemplos específicos providos dentro do relatório descritivo. Enquanto que a invenção tenha sido descrita com referência ao relatório descritivo antes mencionado, as descrições e ilustrações das concretizações aqui não são significativas para serem construídas em um sentido limitante. Numerosas variações, mudanças, e substituições ocorrerão agora àqueles técnicos no assunto sem fugir da invenção. Além disso, deve ser compreendido que todos os aspectos da invenção não são limitados às representações específicas, configurações ou proporções relativas aqui colocadas que dependem de uma variedade de condições e variáveis. Deve ser compreendido que várias alternativas às concretizações da invenção aqui descrita podem ser empregadas na prática da invenção. É, portanto, contemplado que a invenção deve também cobrir quaisquer tais alternativas, modificações, variações, ou equivalentes. É previsto que as seguintes reivindicações definem o escopo da invenção, e que métodos e estruturas dentro do escopo destas reivindicações e suas equivalentes sejam, desse modo, cobertas.
Claims (99)
- REIVINDICAÇÕES1. Um capacitor para armazenagem de energia elétrica, caracterizado pelo fato de compreender:um primeiro eletrodo formado de um material capaz de conduzir elétrons para, ou formar uma carga elétrica;um dielétrico adjacente à referido primeiro eletrodo, no qual referido dielétrico é formado de material de floema ou material de hurd, ou um derivado destes; e um segundo eletrodo adjacente à referido dielétrico, no qual referido segundo eletrodo é formado de material que é capaz de conduzir elétrons para, ou de referida carga elétrica, e no qual referido segundo eletrodo é eletricamente isolado de referido primeiro eletrodo, no qual referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kilowatts (kW)/kilogramas (kg) de massa ativa à uma temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 2. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 75 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 3. O capacitor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 100 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 4. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referidaPetição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 48/1822/16 temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 500 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 5. O capacitor, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 1000 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 6. O capacitor, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 2000 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 7. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica é uma rede elétrica.
- 8. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um veículo.
- 9. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um aeroplano.
- 10. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um trem.
- 11. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um barco.
- 12. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido dielétrico é formado de referido material de floema.Petição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 49/1823/16
- 13. 0 capacitor, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que referido material de floema é floema de cânhamo ou floema de knaf.
- 14. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido dlelétrico é formado de referido material de hurd.
- 15. O capacitor, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que referido material de hurd é hurd de cânhamo ou hurd de knaf.
- 16. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido dlelétrico compreende hurd, ou um derivado deste.
- 17. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 5 kg.
- 18. O capacitor, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 2 kg.
- 19. O capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de energia de pelo menos cerca de 40 W horas (h) / kg de massa ativa à uma temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 20. O capacitor, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 60 W h / kg de massa ativa à uma temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.Petição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 50/1824/16
- 21. 0 capacitor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o floema e/ou material de hurd é floema e/ou fibra de hurd, ou floema e/ou pó de hurd.
- 22. Um método para armazenagem de energia elétrica, caracterizado pelo fato de compreender:(a) ativar um capacitor compreendendo (i) um primeiro eletrodo formado de um material capaz de conduzir elétrons para, ou de uma carga elétrica; (ii) um dielétrico adjacente à referido primeiro eletrodo, no qual referido dielétrico é formado de fibra liberiana, pó de floema, ou um derivado destes; e (iii) um segundo eletrodo adjacente à referido dielétrico, no qual referido segundo eletrodo é formado de material que é capaz de conduzir elétrons para, ou de referida carga elétrica, e no qual referido segundo eletrodo é eletricamente isolado de referido primeiro eletrodo, no qual referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kilowatts (kW)/ kilograma (kg) de massa ativa à uma temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga;(b) trazer referido capacitor em comunicação elétrica com referida carga elétrica; e (c) carregar ou descarregar referido capacitor, via referida carga elétrica.
- 23. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 75 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 24. O método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 100 kW/kg de massa ativa na referidaPetição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 51/1825/16 temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 25. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 500 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 26. O método, de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 1000 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 27. O método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 2000 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 28. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica é uma rede elétrica.
- 29. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um veículo.
- 30. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um aeroplano.
- 31. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um trem.Petição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 52/1826/16
- 32. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um barco.
- 33. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referido dielétrico é formado de fibra liberiana.
- 34. O método, de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que referida fibra liberiana é fibra liberiana de cânhamo.
- 35. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referido dielétrico é formado de pó de floema.
- 36. O método, de acordo com a reivindicação 35, caracterizado pelo fato de que referido pó de floema é pó de floema de cânhamo ou pó de floema de knaf.
- 37. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referido dielétrico compreende hurd, ou um derivado deste.
- 38. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 5 kg.
- 39. O método, de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 2 kg.
- 40. O método, de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 40 W horas (h) / kg de massa ativa à uma temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 41. O método, de acordo com a reivindicação 40, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 60 W h / kg de massa ativa à uma temPetição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 53/1827/16 peratura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 42. Um capacitor para armazenagem de energia elétrica, caracterizado pelo fato de compreender:um primeiro eletrodo formado de um material capaz de conduzir elétrons para, ou de uma carga elétrica;um dielétrico adjacente à referido primeiro eletrodo, no qual referido dielétrico é formado de um material que tem condutividade elétrica mais baixa do que o referido material de referido primeiro eletrodo; e um segundo eletrodo adjacente à referido dielétrico, no qual referido segundo eletrodo é formado de material que é capaz de conduzir elétrons para, ou de uma carga elétrica, e no qual referido segundo eletrodo é eletricamente isolado de referido primeiro eletrodo, no qual referido primeiro eletrodo, referido segundo eletrodo, ou ambos o referido primeiro eletrodo e o referido segundo eletrodo, são formados de floema e/ou material de hurd, e no qual referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kilowatt (kW)/kilograma (kg) de massa ativa à uma temperatura de 60-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 43. O capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 75 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 44. O capacitor, de acordo com a reivindicação 43, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 100 kW/kg de massa ativa na referidaPetição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 54/1828/16 temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 45. O capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 500 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 46. O capacitor, de acordo com a reivindicação 45, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 1000 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 47. O capacitor, de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 2000 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 48. O capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica é uma rede elétrica.
- 49. O capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um veículo.
- 50. O capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um aeroplano.
- 51. O capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um trem.Petição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 55/1829/16
- 52. 0 capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um barco.
- 53. O capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referido primeiro eletrodo é formado de fibra liberiana.
- 54. O capacitor, de acordo com a reivindicação 53, caracterizado pelo fato de que referida fibra liberiana é fibra liberiana de cânhamo.
- 55. O capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referido primeiro eletrodo é formado de pó de floema.
- 56. O capacitor, de acordo com a reivindicação 55, caracterizado pelo fato de que referido pó de floema é pó de floema de cânhamo, ou pó de floema de knaf.
- 57. O capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referido primeiro eletrodo compreende hurd ou um derivado deste.
- 58. O capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 5 kg.
- 59. O capacitor, de acordo com a reivindicação 58, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 2 kg.
- 60. O capacitor, de acordo com a reivindicação 42, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 40 W horas (h) / kg de massa ativa à uma temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.Petição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 56/18210/16
- 61. O capacitor, de acordo com a reivindicação 60, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 60 W h / kg de massa ativa à uma temperatura de 60°C-100oC sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 62. Um método para armazenagem de energia elétrica, caracterizado pelo fato de compreender:(a) ativar um capacitor compreendendo (i) um primeiro eletrodo formado de um material capaz de conduzir elétrons para, ou de uma carga elétrica; (ii) um dielétrico adjacente à referido primeiro eletrodo, no qual referido dielétrico é formado de um material que tem condutividade elétrica mais baixa do que referido material de referido primeiro eletrodo; e (iii) um segundo eletrodo adjacente à referido dielétrico, no qual referido segundo eletrodo é formado de material que é capaz de conduzir elétrons para, ou de uma carga elétrica, e no qual referido segundo eletrodo é eletricamente isolado de referido primeiro eletrodo, no qual referido primeiro eletrodo, referido segundo eletrodo, ou ambos referido primeiro eletrodo e referido segundo eletrodo, são formados de fibra liberiana, pó de floema, ou um derivado destes, e no qual referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kilowatts (kW)/ki log rama (kg) de massa ativa à uma temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica;(b) trazer referido capacitor em comunicação elétrica com referida carga elétrica; e (c) carregar ou descarregar referido capacitor, via referida carga elétrica.
- 63. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 75 kW/kg de massa ativa na referidaPetição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 57/18211/16 temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 64. O método, de acordo com a reivindicação 63, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 100 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 65. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C~100°C sobre pelo menos cerca de 500 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 66. O método, de acordo com a reivindicação 65, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 1000 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 67. O método, de acordo com a reivindicação 66, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 2000 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 68. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica é uma rede elétrica.
- 69. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um veículo.
- 70. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um aeroplano.Petição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 58/18212/16
- 71. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um trem.
- 72. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um barco.
- 73. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referido primeiro eletrodo é formado de fibra liberiana.
- 74. O método, de acordo com a reivindicação 73, caracterizado pelo fato de que referida fibra liberiana é fibra liberiana de cânhamo.
- 75. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referido primeiro eletrodo é formado de pó de floema.
- 76. O método, de acordo com a reivindicação 75, caracterizado pelo fato de que referido pó de floema é pó de floema de cânhamo, ou pó de floema de knaf.
- 77. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referido primeiro eletrodo compreende hurd, ou um derivado deste.
- 78. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 5 kg.
- 79. O método, de acordo com a reivindicação 78, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 2 kg.
- 80. O método, de acordo com a reivindicação 62, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 40 W horas (h) / kg de massa ativa àPetição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 59/18213/16 uma temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 500 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 81. O método, de acordo com a reivindicação 80, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 60 W horas (h) / kg de massa ativa à uma temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 500 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 82. Um método de manufatura de um capacitor, caracterizado pelo fato de compreender:(a) obter floema e/ou material de hurd derivado de uma planta;(b) processar referido floema e/ou material de hurd em material processado, cujo material processado está na forma fibrosa ou de partícula;(c) usar referido material processado para gerar um primeiro eletrodo, um segundo eletrodo, e/ou um dielétrico; e (d) montar referido primeiro eletrodo, segundo eletrodo e referido dielétrico para produzir referido capacitor compreendendo (i) referido primeiro eletrodo, (ii) referido dielétrico adjacente à referido primeiro eletrodo, e (iii) referido segundo eletrodo adjacente à referido dielétrico, no qual referido segundo eletrodo é eletricamente isolado de referido primeiro eletrodo, e no qual referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kilowatts (kW)/kilogramas (kg) de massa ativa à uma temperatura de 60°C100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 83. O método, de acordo com a reivindicação 82, caracterizado pelo fato de que referida planta é canábis.
- 84. O método, de acordo com a reivindicação 82, caracterizado pelo fato de que referido processamento compreende pulverizarPetição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 60/18214/16 referido floema e/ou material de hurd para formar partículas compreendendo referido floema e/ou material de hurd.
- 85. O método, de acordo com a reivindicação 82, caracterizado pelo fato de que referido floema e/ou material de hurd compreende floema e/ou fibra de hurd.
- 86. O método, de acordo com a reivindicação 82, caracterizado pelo fato de que referido floema e/ou material de hurd é material de floema.
- 87. O método, de acordo com a reivindicação 82, caracterizado pelo fato de que referido floema e/ou material de hurd é material de hurd.
- 88. O método, de acordo com a reivindicação 82, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente tecer referido capacitor em um tecido.
- 89. O capacitor, de acordo com a reivindicação 82, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 75 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 90. O capacitor, de acordo com a reivindicação 89, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 100 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C~100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 91. O capacitor, de acordo com a reivindicação 90, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 500 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.Petição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 61/18215/16
- 92. 0 capacitor, de acordo com a reivindicação 91, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 1000 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 93. O capacitor, de acordo com a reivindicação 92, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 55 kW/kg de massa ativa na referida temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 2000 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 94. O capacitor, de acordo com a reivindicação 82, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica é uma rede elétrica.
- 95. O capacitor, de acordo com a reivindicação 82, caracterizado pelo fato de que referida carga elétrica compreende um circuito elétrico de um veículo.
- 96. O capacitor, de acordo com a reivindicação 82, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 5 kg.
- 97. O capacitor, de acordo com a reivindicação 96, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma massa de no máximo cerca de 2 kg.
- 98. O capacitor, de acordo com a reivindicação 82, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 40 W horas (h) / kg de massa ativa à uma temperatura de 60°C-100°C sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
- 99. O capacitor, de acordo com a reivindicação 98, caracterizado pelo fato de que referido capacitor tem uma densidade de potência de pelo menos cerca de 60 W h / kg de massa ativa à uma temPetição 870190097154, de 27/09/2019, pág. 62/18216/16 peratura de 60°C-100oC sobre pelo menos cerca de 250 ciclos de carga/descarga, via referida carga elétrica.
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