Modelagem térmica de supercapacitores via método dos elementos finitos no software elmer

O presente trabalho investiga o comportamento térmico de supercapacitores por meio de modelagem tridimensional utilizando o Método dos Elementos Finitos (FEM) no software Elmer. A pesquisa parte da relevância da gestão térmica para a confiabilidade e a vida útil desses dispositivos, que, embora apresentem elevada densidade de potência e longa durabilidade, são fortemente impactados pela dissipação de calor interno. Para tanto, foi construída uma geometria paramétrica no Gmsh, representando a estrutura empilhada típica de supercapacitores, composta por coletores de alumínio, eletrodos de carbono ativado e separadores de polietileno. Foram simulados diferentes números de camadas (2, 10, 30, 50), além de variações nas condições de contorno, geração interna de calor e espessura do separador. Os resultados demonstraram que a dissipação térmica apresenta comportamento cumulativo ao longo dos ciclos de carga e descarga, favorecendo a formação de pontos quentes. A elevação da temperatura ambiente e a redução da convecção intensificaram o superaquecimento, enquanto o resfriamento mais eficiente mitigou o acúmulo térmico. Adicionalmente, maiores taxas de geração de calor e aumento da espessura do separador elevaram os gradientes internos, ao passo que reduções na geração contribuíram para temperaturas médias mais baixas. Conclui-se que a modelagem térmica via FEM é uma ferramenta eficaz para prever a distribuição de calor em supercapacitores, permitindo identificar condições críticas de operação e subsidiar estratégias de gerenciamento térmico para ampliar a confiabilidade e a vida útil dos dispositivos.