doi.org/10.1038/s41467-024-52047-5
Credibilidade: 999
#Energia
Foi desenvolvido um novo dispositivo termoelétrico orgânico, capaz de funcionar em temperatura ambiente sem gradiente de temperatura, aproveitando compostos orgânicos únicos para a geração de energia.
Essa tecnologia pode revolucionar os métodos de coleta de energia ao utilizar eficientemente as temperaturas ambientais.
Os cientistas desenvolveram um novo dispositivo termoelétrico orgânico que pode coletar energia da temperatura ambiente.
Embora os dispositivos termoelétricos tenham vários usos atualmente, ainda existem obstáculos para sua plena utilização.
Ao combinar as capacidades exclusivas dos materiais orgânicos, a equipe conseguiu desenvolver uma estrutura para a geração de energia termoelétrica em temperatura ambiente, sem qualquer gradiente de temperatura.
Suas descobertas foram publicadas hoje (19 de setembro) no periódico Nature Communications.
Avanços em Geradores Termoelétricos: Dispositivos termoelétricos, ou geradores termoelétricos, são uma série de materiais geradores de energia que podem converter calor em eletricidade, desde que haja um gradiente de temperatura, onde um lado do dispositivo é quente e o outro é frio.
Esses dispositivos têm sido um importante foco de pesquisa e desenvolvimento devido à sua potencial utilidade na coleta de calor residual de outros métodos de geração de energia.
Talvez o uso mais conhecido de geradores termoelétricos seja em sondas espaciais, como a sonda Mars Curiosity ou a sonda Voyager.
Essas máquinas são alimentadas por geradores termoelétricos de radioisótopos, em que o calor gerado pelos isótopos radioativos fornece o gradiente de temperatura para que os dispositivos termoelétricos alimentem seus instrumentos.
No entanto, devido a problemas como o alto custo de produção, o uso de materiais perigosos, a baixa eficiência energética e a necessidade de temperaturas relativamente altas, os dispositivos termoelétricos continuam sendo subutilizados atualmente.
Avanços em materiais termoelétricos orgânicos
“Estávamos investigando formas de fazer um dispositivo termoelétrico que pudesse colher energia da temperatura ambiente.
Nosso laboratório se concentra na utilidade e na aplicação de compostos orgânicos, e muitos compostos orgânicos têm propriedades exclusivas em que podem facilmente transferir energia entre si,” explica o Professor Chihaya Adachi do Center for Organic Photonics and Electronics Research (OPERA) da Universidade Kyushu , que liderou o estudo.”
Um bom exemplo do poder dos compostos orgânicos pode ser encontrado em OLEDs ou células solares orgânicas.”
A chave era encontrar compostos que funcionassem bem como interfaces de transferência de carga, ou seja, que pudessem transferir elétrons facilmente entre si.
Depois de testar vários materiais, a equipe encontrou dois compostos viáveis: ftalocianina de cobre (CuPc) e ftalocianina de cobre hexadecafluoro (F16CuPc).
“Para melhorar a propriedade termoelétrica dessa nova interface, também incorporamos fulerenos e BCP”, continua Adachi.
Esses compostos são conhecidos por serem bons facilitadores do transporte de elétrons.
A adição desses compostos em conjunto aumentou significativamente a potência do dispositivo.
No final, tivemos um dispositivo otimizado com uma camada de 180 nm de CuPc, 320 nm de F16CuPc, 20 nm de fulereno e 20 nm de BCP.”
Resultados e perspectivas futuras: O dispositivo otimizado tinha uma tensão de circuito aberto de 384 mV, uma densidade de corrente de curto-circuito de 1.1 “A/cm2, e uma saída máxima de 94 nW/cm2.
Além disso, todos esses resultados foram alcançados em temperatura ambiente, sem o uso de um gradiente de temperatura.”
Já houve avanços consideráveis no desenvolvimento de outros dispositivos termoelétricos, e nosso novo dispositivo orgânico proposto certamente ajudará a levar as coisas adiante”, conclui Adachi.”
Gostaríamos de continuar trabalhando nesse novo dispositivo e ver se podemos otimizá-lo ainda mais com materiais diferentes.
É provável que consigamos até mesmo uma densidade de corrente mais alta se aumentarmos a área do dispositivo, o que é incomum até mesmo para materiais orgânicos.
Publicado em 21/09/2024 22h05
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