Bateria gera energia usando variaes da temperatura ambiente

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 11/04/2024

Prottipo e esquema de funcionamento do gerador piroeltrico.
[Imagem: Tim Kowalchik et al. – 10.1039/D3EE03497F]

Gerador piroeltrico

Um novo conceito de “bateria” promete gerar eletricidade para pequenos aparelhos em locais remotos e ainda entrar para a lista de coletores de energia para dispositivos da internet das coisas.

A grande novidade que, em lugar de funcionar como os nanogeradores tradicionais, coletando energia das vibraes do ambiente, este novo dispositivo hbrido produz eletricidade tirando proveito das mudanas de temperatura que ocorrem no ambiente ao longo do dia e da noite.

Trata-se de uma clula piroeletroqumica, um dispositivo feito com um material capaz de gerar cargas eltricas sobre duas superfcies opostamente polarizadas mediante uma mudana de temperatura. Assim, em vez de exigir duas entradas diferentes de temperatura ao mesmo tempo, como nos geradores termoeltricos, o novo gerador piroeltrico tira proveito das oscilaes na temperatura ambiente que ocorrem durante o ciclo dia-noite.

“Estamos falando de nveis muito baixos de colheita de energia, mas a capacidade de ter sensores que podem ser distribudos e no precisam ser recarregados no campo a principal vantagem. Exploramos sua fsica bsica e descobrimos que ele pode gerar uma carga com um aumento ou diminuio da temperatura,” disse a professora Roseanne Warren, da Universidade de Utah, nos EUA. “Nossa ideia de um dispositivo integrado que possa coletar energia trmica ambiente e convert-la diretamente em energia eletroqumica, armazenada na forma de um supercapacitor ou bateria, com aplicaes para a internet das coisas e sensores distribudos.”

O conceito poder ser utilizado em qualquer lugar onde ficar trocando baterias no seja uma opo razovel.
[Imagem: Tim Kowalchik et al. – 10.1039/D3EE03497F]

Corrente inica

O gerador piroeletroqumico utiliza um material compsito piroeltrico como separador em uma clula eletroqumica. O material consiste em nanopartculas porosas de fluoreto de polivinilideno (PVDF) e titanato de brio. As propriedades eltricas deste material mudam medida que ele aquecido ou resfriado, o que diminui ou aumenta a polarizao do separador piroeltrico.

Assim, as mudanas de temperatura criam um campo eltrico dentro da clula, empurrando ons e permitindo que a clula armazene energia.

“Ele armazena eletricidade no que chamado de dupla camada eltrica, que armazena a carga em camadas positivas e negativas de ons. Este um capacitor elevado s alturas. Quando voc aquece e resfria o sistema e armazena energia eletroqumica, voc altera a quantidade de ons positivos ou negativos que esto nessas camadas,” descreveu Tim Kowalchik, idealizador do aparelho.

O conceito interessante por dois motivos: Primeiro, ele pode gerar eletricidade tanto quando a temperatura est subindo quanto quando a temperatura est caindo. Segundo basta inverter a camada separador piroeltrica para inverter a corrente produzida.

“Se voc aquecer a coisa de uma maneira, dever fazer com que algo acontea. Se voc resfri-la primeiro, dever fazer com que algo acontea e isso dever aparecer de forma diferente,” disse Kowalchik. “Fizemos isso com um processo chamado amperometria: Voc coloca uma voltagem nele e mantm essa voltagem constante e mede a corrente. Sua energia no sistema constante se nada mudar; se houver energia entrando no sistema, a corrente muda.”

Agora a equipe est preparando um prottipo mais robusto para fazer testes em campo. Como carregado pela mudana de temperatura no ambiente circundante, o gerador/armazenador de energia poder operar no apenas na natureza, mas tambm dentro de um carro ou avio ou logo abaixo do solo em um ambiente agrcola.

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