Coletor de energia gera eletricidade a partir da água do mar

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/09/2024

Basta mergulhar o nanogerador na água do mar para que ele comece a produzir eletricidade.
[Imagem: Hyunho Ha et al. - 10.1016/j.cej.2024.151054]

Colheita de energia

Um "colhedor de energia" inovador produz energia elétrica continuamente utilizando o movimento dos íons de sódio contidos na água do mar de modo totalmente passivo, sem a necessidade de qualquer componente externo.

A colheita de energia envolve dispositivos, comumente chamados nanogeradores, que produzem eletricidade explorando fontes de energia presentes no ambiente, mas que não são normalmente utilizadas, o que inclui das gotas de chuva às vibrações de carros passando na rua.

Hyunho Ha e colegas do Instituto Coreano de Máquinas e Materiais (KIMM) conseguiram desenvolver um coletor de energia autocarregável que pode ser usado para gerar energia elétrica através do movimento dos íons naturalmente presentes na água do mar.

O coletor de energia utiliza nanotubos de carbono de paredes múltiplas e filmes de óxido de grafeno com diferentes conteúdos de grupos funcionais de oxigênio como cátodo e ânodo, respectivamente. A água do mar funciona como eletrólito. A geração de energia se dá porque um número maior de cátions do eletrólito se reúnem do ânodo, que tem um conteúdo de grupo funcional de oxigênio relativamente maior, criando uma diferença de potencial devido ao rearranjo dos íons entre os dois eletrodos.

Os coletores de energia convencionais à base de água têm baixa eficiência de conversão de energia e dependem de que fontes externas de energia gerem continuamente o movimento da água, o torna pouco prático utilizá-los continuamente, ou mesmo impede seu uso em ambientes onde fontes externas de energia não estão disponíveis.

Já o novo coletor de energia é, por assim dizer, uma bateria que se recarrega em tempo real. Ele pode ser reutilizado continuamente, mesmo após ser descarregado, por meio da restauração de sua tensão inicial de circuito aberto, o que é feito sem energia externa. Consequentemente, ele pode ser usado constantemente como um dispositivo de fornecimento de energia para sensores e dispositivos da internet das coisas, mesmo em ambientes como o mar aberto, onde é difícil dar manutenção em dispositivos de coleta de dados.

Pesquisadoras testam seu nanogerador em laboratório.
[Imagem: KIMM]

Gerador de eletricidade da água do mar

O coletor de energia apresentou uma densidade de potência de 24,6 mW/cm³, o que é aproximadamente 4,2 vezes maior do que a tecnologia similar mais próxima, representada pelos nanogeradores à base de água feitos de hidrogel iônico, que têm uma densidade de potência de 5,9 mW/cm³.

Isto significa que um único nanogerador destes é capaz de alimentar pequenos dispositivos como calculadoras, relógios e sensores.

Além disso, ainda mais energia elétrica pode ser produzida conectando vários coletores em série (tensão mais elevada) ou em paralelo (maior potência).

"A expectativa é que [nosso coletor de eletricidade da água do mar] seja usado como uma fonte de energia para operar sensores e dispositivos em ambientes onde o monitoramento de fatores ambientais (como temperatura, oxigênio dissolvido, nitrogênio inorgânico no oceano) é necessário," disse o professor Seungmin Hyun.

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