A água como portadora de energia
O silício nanoporoso gera eletricidade a partir da fricção com a água
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Uma equipa de investigação europeia que envolve a Universidade de Tecnologia de Hamburgo (TUHH) e a Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY desenvolveu uma nova forma de converter energia mecânica em eletricidade - utilizando água confinada em poros nanométricos de silício como fluido de trabalho ativo.
Num estudo publicado na revista Nano Energy (Elsevier), cientistas do CIC energiGUNE (Espanha), da Universidade de Ferrara (Itália), da Universidade de Tecnologia de Hamburgo (TUHH) e do DESY (Alemanha), da Universidade da Silésia em Katowice (Polónia) e a Universidade Técnica de Riga (Letónia) - apoiados pelo Cluster de Excelência "BlueMat - Water-Driven Materials" - demonstram que a intrusão e extrusão cíclica de água em monólitos de silício nanoporoso repelente de água pode produzir energia eléctrica mensurável.
A eletricidade é gerada nos poros de silício unicamente através da fricção causada pela pressão e pela água. A tecnologia é adequada para utilização em áreas sujeitas a elevada pressão mecânica, tais como amortecedores de veículos
TU Hamburg, DESY, Künsting
Eletricidade gerada por fricção em poros minúsculos
O sistema desenvolvido, conhecido como Nanogerador Triboelétrico de Intrusão-Extrusão (IE-TENG), utiliza a pressão para forçar repetidamente a água a entrar e a sair de poros à nanoescala. Durante este processo, a geração de carga ocorre na interface entre o sólido e o líquido. Trata-se de um tipo de eletricidade de fricção que ocorre frequentemente na vida quotidiana. Um exemplo que todos conhecem: caminhar sobre um tapete de PVC com os sapatos calçados. Os electrões transferem-se de um corpo para outro, acumulando uma carga que é subitamente descarregada quando um terceiro corpo é tocado. Por exemplo, ao tocar num puxador de porta, a carga flui e dá-se um pequeno choque elétrico. A eficiência de conversão de energia alcançada, de até 9%, está entre as mais elevadas já registadas para nanogeradores sólido-líquido. "Patrick Huber, porta-voz do BlueMat - Water-Driven Materials Excellence Cluster da Universidade de Tecnologia de Hamburgo (TUHH) e do DESY. O Dr. Luis Bartolomé (CIC energiGUNE) acrescenta: "A combinação do silício nanoporoso com a água permite obter uma fonte de energia eficiente e reproduzível - sem materiais exóticos, mas apenas utilizando o semicondutor mais abundante na Terra, o silício, e o líquido mais abundante, a água".
A conceção dos materiais é a chave
"Um passo crucial foi o desenvolvimento de estruturas de silício concebidas com precisão que são simultaneamente condutoras, nanoporosas e hidrofóbicas", explica o Dr. Manuel Brinker da Universidade de Tecnologia de Hamburgo. "Esta arquitetura permite-nos controlar o movimento da água no interior dos poros, tornando o processo de conversão de energia estável e escalável." A tecnologia abre caminho a sistemas de sensores autónomos e sem manutenção - por exemplo, na deteção de água, na monitorização do desporto e da saúde em vestuário inteligente ou na robótica háptica, em que o toque ou o movimento gera diretamente um sinal elétrico. "Os materiais movidos a água marcam o início de uma nova geração de tecnologias auto-sustentáveis", sublinham os autores correspondentes, Prof. Simone Meloni (Universidade de Ferrara) e Dr. Yaroslav Grosu (CIC energiGUNE).
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Publicação original
Luis Bartolomé, Nicola Verziaggi, Manuel Brinker, Eder Amayuelas, Sebastiano Merchori, Mesude Z. Arkan, Raivis Eglītis, Andris Šutka, Mirosław Chorążewski, Patrick Huber, Simone Meloni, Yaroslav Grosu; "Triboelectrification during non-wetting liquids intrusion–extrusion in hydrophobic nanoporous silicon monoliths"; Nano Energy, Volume 146
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