Gerador produz eletricidade da umidade atmosférica natural

Redação do Site Inovação Tecnológica - 04/09/2023

O gerador de energia de polioxometalato coleta a umidade atmosférica natural e produz sinais elétricos contínuos pela distribuição desigual e movimento direcional de íons.
[Imagem: Nana Research/Tsinghua University]

Gerador de polioxometalato

A ideia de capturar água potável da umidade do ar é antiga, mas usar essa umidade do ar para gerar eletricidade é um conceito bem mais recente.

Já se sabia que isso era possível com virtualmente qualquer material, bastando fazer nele uma matriz precisa de furos, criando uma autêntica nuvem artificial. Como cada poro é muito pequeno, quando as moléculas de água passam de um lado para o outro elas colidem com a borda do poro. Se apenas um lado do material fica exposto ao ar, ele é bombardeado com muito mais moléculas eletricamente carregadas do que a parte interna, criando um desequilíbrio de cargas - como acontece em uma nuvem. Isso efetivamente cria uma bateria - uma bateria que fornecerá eletricidade enquanto houver umidade no ar.

Agora, Tuo Ji e colegas da Universidade Tsinghua, na China, conseguiram fazer esse processo funcionar continuamente, fornecendo eletricidade sem interrupções.

Eles usaram polioxometalatos (POMs), uma classe de materiais que possuem morfologia e propriedades funcionais especiais, o que os torna muito úteis em síntese controlável, montagem e pesquisa de desempenho. Esses materiais moleculares inorgânicos podem se automontar para formar estruturas microporosas, perfeitamente adequadas para coletar a umidade atmosférica - eles também são ecologicamente corretos e têm grande estabilidade mesmo em ambientes agressivos.

A equipe construiu POMs em aglomerados orgânicos de polioxoânion de amônio, formando filmes finos com poros de tamanho nanométrico que funcionam como geradores de energia. O protótipo produz uma tensão de 0,68 V, é estável e funciona continuamente em ambientes quase totalmente naturais, com umidade atmosférica variando de 10% a 90%.

Otimização

A equipe confirmou que o gerador de energia POM coleta efetivamente a umidade atmosférica natural e produz sinais elétricos contínuos pela distribuição desigual e pelo movimento direcional dos íons no gradiente de água que se forma no filme.

O rendimento ainda é baixo, mas a equipe afirma que, mesmo neste estágio inicial, esse gerador tem muitas aplicações potenciais, como na detecção de processos respiratórios humanos, na detecção, registro e alarme de umidade ambiental e na integração com aparelhos elétricos para fornecimento contínuo de energia aos equipamentos.

"A mensagem mais importante é que a geração contínua de energia usando umidade atmosférica foi alcançada através do projeto e modificação de nanomateriais POMs, e o mecanismo de geração de energia de umidade atmosférica foi profundamente compreendido usando as características dos nanomateriais POMs," disse o professor Weilin Chen.

A seguir, a equipe espera melhorar a eficiência da geração de energia pela umidade atmosférica, selecionando e otimizando os nanomateriais.

"O objetivo final é alcançar o uso eficiente dos geradores de umidade para promover o desenvolvimento sustentável da energia e do meio ambiente, explorando os mecanismos que otimizem a eficiência do gerador de umidade," disse Chen.

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