Bateria autorrecarregável gera eletricidade usando umidade do ar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/08/2022

O gerador/bateria é feito com tecido e sal marinho.
[Imagem: NUS]

Gerador alimentado por umidade

Imagine ser capaz de gerar eletricidade aproveitando a umidade do ar ao seu redor usando apenas itens do dia a dia, como sal marinho e um pedaço de tecido, ou até mesmo alimentando eletrônicos do dia a dia com uma bateria não-tóxica tão fina quanto um pedaço de pano.

Esse conceito é conhecido como MEG, sigla em inglês para "geração de eletricidade acionada por umidade". São dispositivos construídos com base na capacidade de diferentes materiais de gerar eletricidade a partir da interação com a umidade do ar.

Essa área tem sido alvo de um interesse crescente, ao lado dos nanogeradores, devido ao seu potencial para uma ampla gama de aplicações do mundo real, incluindo os eletrônicos vestíveis, como monitores de saúde, sensores eletrônicos de pele e dispositivos de armazenamento de informações, além dos aparelhos da internet das coisas.

Uma equipe de pesquisadores da Universidade Nacional de Cingapura acaba de criar o MEG com o melhor desempenho apresentado até agora, tanto em termos de durabilidade quanto em termos de capacidade de produção de eletricidade.

Bateria de pano

O gerador é feito de uma fina camada de tecido - cerca de 0,3 milímetro de espessura - revestida com nanopartículas de carbono, ao qual são adicionados sal marinho, tinta de carbono e um gel absorvente de água.

Para evitar a saturação de água quando o gerador é exposto à umidade ambiente e atingir um desempenho suficiente para alimentar dispositivos elétricos práticos - as duas principais deficiências dos MEGs criados até agora -, a equipe criou no tecido duas regiões com propriedades diferentes, para manter uma diferença estável no teor de água entre as regiões, o que permitiu garantir a produção de eletricidade por centenas de horas.

Uma região do tecido foi revestida com um hidrogel iônico higroscópico (afinidade pelo vapor de água), região esta chamada de região úmida. Feito com sal marinho, o hidrogel pode absorver mais de seis vezes seu peso original em água, que ele retira da umidade do ar.

"O sal marinho foi escolhido como composto de absorção de água devido às suas propriedades não tóxicas e seu potencial para fornecer uma opção sustentável para as usinas de dessalinização, para descartar o sal marinho e a salmoura gerados," disse o professor Swee Tan.

A outra extremidade do tecido é a região seca, que fica sem o hidrogel iônico, garantindo que a água fique confinada à região úmida.

A eletricidade é gerada quando os íons do sal marinho são separados à medida que a água é absorvida na região úmida. Íons livres com carga positiva (cátions) são absorvidos pelas nanopartículas de carbono, que são carregadas negativamente. Isso causa mudanças na superfície do tecido, gerando um campo elétrico através dele.

Essas mudanças na superfície também dão ao tecido a capacidade de armazenar eletricidade para uso posterior, ou seja, o gerador pode funcionar como uma bateria autorrecarregável, bastando deixá-la ao ar livre sem conexão a um aparelho.

O gerador alimentado pela umidade do ar funciona mesmo dobrado na forma de um origami.
[Imagem: NUS]

Energia para eletrônica de vestir

Essa separação das regiões úmida e seca permitiu manter um diferencial de água elevado e duradouro - depois de ser deixado em um ambiente úmido aberto por 30 dias, a água ainda se mantinha na região úmida, demonstrando a eficácia do dispositivo na sustentação da saída elétrica.

"Após a absorção de água, um pedaço de tecido gerador de energia com 1,5 por 2 centímetros de tamanho pode fornecer até 0,7 volt (V) de eletricidade por mais de 150 horas em um ambiente constante," contou Zhang Yaoxin, membro da equipe de pesquisa.

O gerador MEG também demonstrou alta flexibilidade e foi capaz de suportar o estresse de torção, rolamento e flexão - ele continuou gerando eletricidade mesmo depois de ser dobrado na forma de uma garça de origami.

"Com esta estrutura assimétrica única, o desempenho elétrico do nosso dispositivo MEG é significativamente melhorado em comparação com as tecnologias MEGs anteriores, tornando possível alimentar muitos dispositivos eletrônicos comuns, como monitores de saúde e eletrônicos vestíveis," finalizou o professor Tan.

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