Cientistas no Japão desenvolveram um novo dispositivo orgânico que pode extrair energia do calor. Ao contrário de outros geradores termoelétricos, este funciona à temperatura ambiente sem gradiente de calor.
Os dispositivos termoelétricos são projetados para aproveitar uma lei simples da física: a energia térmica se move de regiões mais quentes para regiões mais frias. Nestes dispositivos, os elétrons se movem da superfície mais quente para a mais fria, o que produz uma corrente elétrica. Em teoria, geradores termoelétricos, materiais e tintas poderiam produzir eletricidade a partir de pequenas diferenças de temperatura em motores, usinas de energia e até mesmo no calor corporal.
Normalmente, quanto maior o gradiente de temperatura, melhor será o gerador termoelétrico, mas agora cientistas da Universidade de Kyushu, no Japão, descobriram uma maneira de aproveitar a energia relativamente baixa disponível na temperatura ambiente, sem qualquer gradiente.
Em vez disso, o novo dispositivo funciona segundo um princípio chamado separação de carga. O calor do ar ambiente faz com que os elétrons negativos e os “buracos” dos elétrons positivos no material se separem e se movam em direções diferentes, gerando uma corrente.
Os materiais em questão são compostos orgânicos, que podem facilmente transferir elétrons entre si. Diferentes tipos desses compostos são empilhados em camadas finas, como escadas, e o calor dá aos elétrons ou buracos energia suficiente para saltar para o próximo “degrau”.
Depois de muitas tentativas e erros de diferentes combinações de compostos, a equipe decidiu por um dispositivo com uma camada de 180 nanômetros de ftalocianina de cobre, 320 nm de hexadecafluoro ftalocianina de cobre, 20 nm de fulereno e 20 nm de batocuproína.
O resultado final apresentava uma tensão de circuito aberto de 384 milivolts, uma densidade de corrente de curto-circuito de 1,1 μA/cm2e uma saída máxima de 94 nW/cm2. É uma pequena quantidade de eletricidade, é claro, mas considerando que vem da temperatura ambiente, poderia resultar em geradores mais simples.
“Gostaríamos de continuar trabalhando neste novo dispositivo e ver se podemos otimizá-lo ainda mais com materiais diferentes”, disse a professora Chihaya Adachi, principal autora do estudo. “Provavelmente poderemos alcançar uma densidade de corrente mais alta se aumentarmos a área do dispositivo, o que é incomum mesmo para materiais orgânicos. Isso apenas mostra que os materiais orgânicos têm um potencial incrível.”
A pesquisa foi publicada na revista Comunicações da Natureza.
Fonte: Universidade Kyushu
