Coletor de energia gera eletricidade a partir da água do mar: uma revolução na colheita de energia ambiental

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]

Imagine poder gerar eletricidade continuamente apenas mergulhando um dispositivo na água do mar, sem precisar de baterias externas, combustível ou componentes móveis. Essa ideia, que antes parecia saída de um livro de ficção científica, agora é realidade graças a um coletor de energia inovador desenvolvido por pesquisadores do Instituto Coreano de Máquinas e Materiais (KIMM).

Colheita de energia: uma solução sustentável

A colheita de energia envolve a captura de fontes de energia ambiental que normalmente não são exploradas, como o movimento das ondas, vibrações, mudanças de temperatura e até gotas de chuva. Esse conceito, ainda em crescimento, representa uma solução sustentável e de baixo impacto para o fornecimento de eletricidade, especialmente em locais onde as redes elétricas são inviáveis ou o acesso à energia é limitado. Um exemplo comum desse tipo de dispositivo são os nanogeradores, pequenos equipamentos que aproveitam fontes de energia dispersa no ambiente para produzir eletricidade.

O desafio desses dispositivos, no entanto, tem sido a eficiência. Muitos deles requerem movimento contínuo da água ou de vibrações externas para funcionar, o que limita sua aplicabilidade, especialmente em ambientes isolados. Porém, com o avanço dos estudos do KIMM, o cenário está mudando drasticamente.

O nanogerador movido pela água do mar

A equipe de Hyunho Ha deu um passo importante ao criar um coletor de energia autossuficiente, capaz de gerar eletricidade de forma contínua a partir do movimento dos íons de sódio contidos na água do mar. Este avanço é um marco porque, ao contrário de dispositivos anteriores, ele não requer fontes externas para manter o fluxo de energia.

A chave para esse sucesso foi o uso de nanotubos de carbono de paredes múltiplas e filmes de óxido de grafeno com diferentes conteúdos de grupos funcionais de oxigênio, que atuam como ânodo e cátodo. A água do mar funciona como eletrólito, e a diferença de potencial entre os eletrodos gera eletricidade a partir do rearranjo de íons de sódio. Isso significa que, mesmo sem qualquer componente externo ou energia auxiliar, o dispositivo consegue produzir eletricidade de maneira contínua e autossustentável.

Desempenho impressionante

O novo coletor de energia apresentou uma densidade de potência de 24,6 mW/cm³, o que é quatro vezes mais potente que as tecnologias anteriores de nanogeradores movidos à água. Para efeitos práticos, um único nanogerador desse tipo pode alimentar dispositivos como sensores, relógios, calculadoras e uma série de pequenos aparelhos da Internet das Coisas (IoT).

Além disso, sua flexibilidade é um ponto forte: vários coletores podem ser conectados em série ou em paralelo, dependendo da necessidade de tensão ou potência, o que amplia significativamente seu campo de aplicação.

Aplicações práticas no mar aberto

Uma das principais vantagens desse coletor de energia é sua capacidade de funcionar em ambientes isolados e de difícil acesso, como o mar aberto. Ele pode ser uma solução perfeita para alimentar sensores que monitoram fatores ambientais, como temperatura, níveis de oxigênio dissolvido e nitrogênio inorgânico nas águas oceânicas.

Esses dados são essenciais para pesquisadores que trabalham com o monitoramento ambiental, mudanças climáticas e conservação dos ecossistemas marinhos. Com esse nanogerador, torna-se possível implementar sensores autônomos que fornecem dados em tempo real, sem a necessidade de manutenção constante ou substituição de baterias.

O professor Seungmin Hyun, que liderou a pesquisa, explicou que a expectativa é que essa tecnologia se torne uma ferramenta fundamental em ambientes onde o monitoramento é crítico, mas a energia externa não é viável. "Nosso coletor de eletricidade da água do mar pode fornecer energia constante para sensores, permitindo que eles operem indefinidamente em ambientes desafiadores," afirma Hyun.

Destaques:

• Nanogerador movido à água do mar: Produz eletricidade continuamente sem necessidade de fontes externas.
• Colheita de energia ambiental: Tecnologia sustentável que captura energia de fontes inexploradas, como os íons da água do mar.
• Densidade de potência 4,2 vezes maior: O coletor apresenta 24,6 mW/cm³, muito superior aos coletores à base de hidrogel iônico.
• Aplicações práticas: Pode alimentar pequenos dispositivos como sensores ambientais, relógios e calculadoras.
• Operação em ambientes extremos: Ideal para monitoramento de dados ambientais no mar aberto, onde a manutenção é difícil.
• Flexibilidade: Vários coletores podem ser conectados em série ou em paralelo para aumentar a potência ou tensão.

Principais tags:

coletor de energia, eletricidade da água do mar, nanogerador, grafeno, nanotubos de carbono, colheita de energia, sensores ambientais, IoT, densidade de potência, sustentabilidade, monitoramento oceânico, energia autossustentável

Crédito:

Matéria baseada no estudo publicado por Hyunho Ha, Yunseon Jang, Joohwan Sung, Jiyeon Lee, Hye-Mi So, Jin Young Lee, Hye Min Lee, Soo-Hwan Jeong e Seungmin Hyun no Chemical Engineering Journal, intitulado "Continuous and self-charging electricity generator based on saltwater", DOI: 10.1016/j.cej.2024.151054.

Ajude o Blog comprando na nossa loja de ofertas da Amazon - https://whatsapp.com/channel/0029VaDxpEMGZNCkDb2PVR2r