Engenheiros da Universidade da Pensilvânia, nos EUA, criaram uma nova técnica de colheita de energia - a geração de eletricidade a partir do ambiente - que é capaz de aproveitar movimentos tão lentos que podem ser imperceptíveis para o ser humano.
A maior parte dos nanogeradores, baseados no efeito piezoelétrico, opera melhor em frequências mais altas, de pelo menos 10 vibrações por segundo.
A nova tecnologia consegue produzir eletricidade de forma sustentada aproveitando movimentos de baixíssima frequência, de cerca de um décimo de Hertz - em outras palavras, uma vibração a cada 10 segundos.
Isto deverá permitir tirar proveito de movimentos suaves, como a passagem de carros por uma pista, as ondas do mar e as marés e os movimentos do corpo humano.
Nanogerador usa movimento humano para alimentar tela e LEDs
Diodos iônicos
A chave para o novo conceito está em diodos iônicos feitos com compostos orgânicos flexíveis. Um diodo é um componente que permite a passagem das cargas elétricas apenas num sentido; sendo iônico, ele não trabalha como elétrons, como os diodos convencionais, mas com íons, como as células vivas.
Cada diodo iônico é composto por dois eletrodos com íons de cargas opostas - uma junção p-n -, separados por uma membrana de policarbonato. Os eletrodos são feitos com uma matriz polimérica na qual são misturados nanotubos de carbono e líquidos iônicos - os nanotubos aumentam a condutividade e a resistência mecânica dos eletrodos.
Capturando energia em câmera lenta
O nanogerador gera energia continuamente, mesmo alimentado por um ciclo que dura até 10 segundos. [Imagem: Ying Hou et al. - 10.1002/aenm.201601983]
Quando uma força mecânica é aplicada - o movimento de baixa frequência - os íons se difundem através da membrana, criando uma corrente contínua. Ao mesmo tempo, um potencial que se opõe à difusão iônica é estabelecido até que o equilíbrio seja alcançado. O ciclo completo funciona a uma frequência de 0,1 Hertz.
"Como o dispositivo é um polímero, ele é leve e flexível. Quando incorporado em um telefone celular de próxima geração, nós esperamos fornecer 40% da energia exigida pela bateria. Com menos demanda sobre a bateria, a questão da segurança deverá ser resolvida," disse o professor Qing Wang, coordenador da equipe.
Bibliografia:
Flexible Ionic Diodes for Low-Frequency Mechanical Energy Harvesting
Ying Hou, Yue Zhou, Lu Yang, Qi Li, Yong Zhang, Liang Zhu, Michael A. Hickner, Q. M. Zhang, Qing Wang
Advanced Energy Materials
Vol.: 1601983
DOI: 10.1002/aenm.201601983
Atenciosamente
Alexandre Kellermann
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