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A revista Inovação Tecnológica - 22/06/2005 trouxe uma
promissora pesquisa japonesa.
Cerâmica termoelétrica gera eletricidade a partir do calor
Cientistas do Instituto Nacional de Ciências e Tecnologias
Industriais Avançadas do Japão, conseguiram construir um
módulo capaz de converter calor em energia elétrica. O
módulo de conversão termoelétrica é feito totalmente de
material cerâmico. Os cientistas conseguiram eliminar
totalmente a degradação normalmente associada a este
tipo de material, causada pela oxidação.
Cerâmicas termoelétricas
Já a nova cerâmica sintetizada pelos cientistas japoneses
mantém seu desempenho mesmo sob operação em ar
ambiente a 800° C. Além disso, ela não utiliza em sua
composição materiais tóxicos ou metais raros, que
poderiam inviabilizar sua utilização prática ou sua
viabilidade econômica.
Módulos termoelétricos
Além disso, módulos portáteis poderão ser muito úteis em
áreas de desastres ambientais, onde a infraestrutura de
energia normalmente é destruída e de difícil recuperação;
mas fontes de calor são sempre fáceis de serem criadas
rapidamente.
Os módulos geradores termoelétricos são inteiramente
cerâmicos, não possuindo partes móveis e efetuando a
conversão direta de calor em eletricidade.
Módulos em série
A cerâmica é feita de óxidos de tipos P e N, conectados
alternadamente em série. Cada módulo é capaz de gerar
100 mV. O maior desafio para os pesquisadores foi criar
conexões que permitissem a ligação de vários desses
módulos para a geração de quantidades úteis de energia.
Por exemplo, para se fabricar um módulo de 4 Volts, ideal
para o recarregamento de telefones celulares, é
necessário a construção de 80 junções entre módulos.
Qualquer problema em uma dessas junções pode reduzir
a quantidade disponível de energia. A unidade mostrada
na foto gera 10 W de potência quando operando com um
lado quente a 800° C e um lado frio a 300 °C.
Outro ponto de pesquisa correlata:
Materiais termoelétricos transformam radiador do carro em gerador de energia
Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/04/2005
Gerando energia a partir do calor
Materiais termoelétricos
Imagine uma xícara de café sobre uma mesa: o café irá
esfriar gradualmente porque as moléculas na xícara
transferirão automaticamente o calor do café para a mesa,
até atingir o equilíbrio térmico. Esse fenômeno é explicado
pelas leis da termodinâmica: o calor irá sempre fluir do
mais quente para o mais frio. O problema é que a energia
gasta pelos elétrons para fazer essa transferência é
simplesmente perdida.
Os materiais termoelétricos tentam recuperar essa energia
convertendo-a em eletricidade. Mas eles não funcionam
muito bem se o fluxo de calor for descontrolado. A
descoberta feita por Humphrey e Linke envolve justamente
o controle do movimento dos elétrons, utilizando materiais
que são estruturados em nanoescala.
Eles demonstraram que, se uma tensão elétrica for
aplicada a um sistema elétrico que tiver uma diferença de
temperatura, é possível controlar elétrons que tenham
uma energia específica. Isto significa que, se o material
nanoestruturado for projetado para permitir apenas o fluxo
desse tipo de elétron, atinge-se um novo tipo de
equilíbrio, no qual os elétrons não migram
espontaneamente do quente para o frio.
Como o sistema não ficará verdadeiramente em equilíbrio
, o fluxo de elétrons pode ser revertido, permitindo que um
equipamento funcione na eficiência máxima possível. Para
os motores de carro, essa eficiência máxima téoria é
conhecida como limite de Carnot.
Os pesquisadores acreditam que a tecnologia atual já
possibilite que seus materiais nanoestruturados criem
equipamentos que atinjam 50% do limite de Carnot. Os
mais eficientes materiais termoelétricos conhecidos hoje
atingem apenas 15% desse limite.
O trabalho foi apresentado neste último dia 5 de Abril, na
Conferência de Dispositivos em Nanoescala e Integração
de Sistemas, realizada em Houston, nos Estados Unidos.
Fontes:
J.A.
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