Coloque seus joelhos para gerar eletricidade e carregar seu gadgets

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/07/2019

Os testes para aferir os esforços foram rigorosos - não pesa nada, garantem os pesquisadores.
[Imagem: Fei Gao et al. - 10.1063/1.5098962]

Joelho gerador

Dessa os jogadores de Pokemon Go vão gostar: um aparelho que carrega o celular pelo simples andar.

"Dispositivos GPS autoalimentados [também] atrairão a atenção de alpinistas e montanhistas," acrescenta o pesquisador Wei-Hsin Liao, da Universidade Chinesa de Hong Kong.

Liao criou um dispositivo de colheita de energia que é acoplado ao joelho do usuário, gerando 1,6 microwatt de energia sem aumento no esforço para caminhar. Essa energia é suficiente para alimentar pequenos aparelhos eletrônicos, como equipamentos de monitoramento de saúde e dispositivos GPS.

O equipamento é baseado em um material de macrofibras disponível comercialmente e bastante usado em projetos de nanogeradores por gerar eletricidade a partir de qualquer tipo de flexão. Liao criou então um mecanismo deslizante, semelhante ao que aciona um motor.

O joelho foi escolhido devido à grande amplitude de movimento da articulação, em comparação com a maioria das outras articulações humanas.

Devido ao contínuo vai-e-vem ao qual o material é submetido quando o usuário caminha, toda vez que o joelho flexiona o dispositivo se dobra e gera eletricidade.

Energia sem custo adicional

O protótipo pesa 307 gramas e foi testado em seres humanos andando em velocidades de 2 a 6,5 quilômetros por hora.

Os pesquisadores compararam os padrões de respiração dos usuários com e sem o dispositivo e determinaram que a energia necessária para caminhar não foi alterada, o que significa que o aparelho está gerando energia sem custo sensível para o ser humano.

"Equipamentos com autoalimentação permitirão que os usuários se livrem das inconvenientes recargas diárias," disse Liao. "Este coletor de energia pode incentivar o desenvolvimento de aparelhos de vestir autoalimentados."

Bibliografia:

Artigo: Macro fiber composite-based energy harvester for human knee

Autores: Fei Gao, Gaoyu Liu, Brendon Lik-Hang Chung, Hugo Hung-Tin Chan, Wei-Hsin Liao

Revista: Applied Physics Letters

Vol.: 115, 033901

DOI: 10.1063/1.5098962

Ar poluído é usado para produzir combustível limpo

Redação do Site Inovação Tecnológica -  15/05/2017

O "hidrogênio solar" é produzido com maior eficiência quando a célula a combustível usa ar poluído. [Imagem: ChemSusChem/Wiley/Divulgação]

Hidrogênio solar

Engenheiros belgas construíram uma célula a combustível que demonstra um conceito virtualmente revolucionário: enquanto retira a poluição do ar, ele produz hidrogênio, um combustível limpo.

E, para que isso aconteça, a célula usa energia da luz do Sol.

Desta forma, atinge-se simultaneamente dois objetivos longamente perseguidos: purificar o ar e gerar um combustível alternativo que, quando queimado, não gera novos poluentes.

"Nós usamos um pequeno dispositivo com duas câmaras separadas por uma membrana. O ar é purificado de um lado, enquanto no outro lado é produzido gás hidrogênio a partir de uma parte dos produtos de degradação, que pode ser armazenado e usado posteriormente como combustível, como já está sendo feito em alguns ônibus a hidrogênio, por exemplo," explicou o professor Sammy Verbruggen, que desenvolveu a célula a combustível juntamente com seus colegas das universidades de Antuérpia e Lovaina.

Célula a combustível solar

O segredo dessa célula a combustível solar está justamente na membrana, feita com nanomateriais funcionais, que funcionam como catalisadores das reações.

"Esses catalisadores são capazes de produzir gás hidrogênio e quebrar a poluição do ar. No passado, essas células foram usadas principalmente para extrair hidrogênio da água. Descobrimos agora que isso também é possível, e de forma ainda mais eficiente, com ar poluído," disse Verbruggen.

Parece ser um processo complexo, mas não é: o aparelho só precisa ser exposto à luz. O uso da luz solar é uma escolha natural, já que os processos fundamentais de construção da tecnologia são semelhantes aos usados nos painéis solares. A diferença é que a eletricidade não é gerada diretamente, como em uma célula solar - enquanto purificam o ar, as reações também produzem energia, que é armazenada na forma do gás hidrogênio.

Foto do protótipo do aparelho, que agora será construído em escala maior. [Imagem: UAntwerpen/KU Leuven]

Aumento de escala

O objetivo da equipe agora é aumentar a eficiência e construir protótipos de teste em maior escala.

"Atualmente estamos trabalhando em uma escala de apenas alguns centímetros quadrados. A seguir, queremos ampliar a nossa tecnologia para tornar o processo aplicável industrialmente. Também estamos trabalhando na melhoria dos nossos materiais para que possamos usar a luz solar de forma mais eficiente para desencadear as reações," disse Verbruggen.

Bibliografia:

Inside Back Cover: Harvesting Hydrogen Gas from Air Pollutants with an Unbiased Gas Phase Photoelectrochemical Cell

Sammy W. Verbruggen, Van Hal, Tom Bosserez, Jan Rongé, Birger Hauchecorne, Johan A. Martens, Silvia Lenaerts

ChemSusChem

Vol.: 10, Issue 7, Page 1640

DOI: 10.1002/cssc.201700485

Nova técnica para armazenar eletricidade de fontes renováveis

Redação do Site Inovação Tecnológica -  13/03/2017

Link para o original.

Armazenar o vento e a luz do Sol

As baterias de fluxo, adequadas para armazenar eletricidade em grandes tanques, podem se tornar 1.000 vezes mais estáveis do que os protótipos feitos até agora graças a um novo composto químico que acaba de ser descoberto.

Se essa possibilidade for confirmada nos testes de campo, isto pode significar o passo definitivo para a criação dessas grandes baterias destinadas a armazenar a eletricidade gerada pelas fontes intermitentes de energia, como eólica e solar.

Em vez de ser um componente fechado, como as baterias de celulares, as baterias de fluxo redox usam a eletricidade para produzir compostos químicos, que podem ir sendo guardados em tanques - para aumentar a capacidade da bateria, basta construir mais tanques.

Quando a eletricidade é necessária - à noite ou quando o vento não estiver soprando - basta reverter a reação e pegar a eletricidade de volta. A configuração mais promissora consiste em grandes baterias que recebem eletricidade de várias fontes intermitentes, e liberam uma quantidade média contínua 24 horas por dia, 7 dias por semana.

Eletricidade em compostos químicos

O grande desafio para essa área tem sido sintetizar compostos químicos que sejam estáveis para que a energia possa ser guardada por longos períodos, e que permitam fazer e desfazer a reação de forma rápida.

Christo Sevov e seus colegas das universidades de Utah e Michigan, nos EUA, identificaram agora compostos que são 1.000 vezes mais estáveis do que os compostos disponíveis e usados nos protótipos atualmente em testes.

"Nosso primeiro composto tinha uma meia-vida entre oito e 12 horas. O composto que simulamos mostrou-se estável na ordem de meses," disse o professor Matthew Sigman, coordenador da equipe - meia-vida é o período no qual metade do químico terá se decomposto e desperdiçado a energia.

Esquema de funcionamento da bateria de fluxo redox. [Imagem: Christo S. Sevov et al. - 10.1021/jacs.7b00147]

Decomposição controlada

Melhor do que isso, o composto só se decompõe quando duas moléculas interagem uma com a outra. "Estas moléculas não podem se decompor se não se juntarem. Você pode configurá-las para evitar que elas se juntem," disse a professora Melanie Sanford, referindo-se a um parâmetro-chave das moléculas, um fator que descreve o peso de um componente molecular que pode ser usado como uma espécie de escudo contra a outra molécula.

O anólito - um eletrólito que funciona como ânodo - mais interessante é baseado na molécula orgânica piridínio, que não contém metais e é dissolvida em um solvente orgânico, aumentando ainda mais a sua estabilidade. Outros compostos apresentaram meias-vidas mais longas, mas este anólito fornece a melhor combinação de estabilidade e potencial redox, que está diretamente relacionado à quantidade de energia que ele pode armazenar.

O próximo passo é sintetizar o composto em quantidades suficientes para testá-lo na prática.

Bibliografia:

Physical Organic Approach to Persistent, Cyclable, Low-Potential Electrolytes for Flow Battery Applications

Christo S. Sevov, David P. Hickey, Monique E. Cook, Sophia G. Robinson, Shoshanna Barnett, Shelley D. Minteer, Matthew S. Sigman, Melanie S. Sanford

Journal of the American Chemical Society

DOI: 10.1021/jacs.7b00147