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Gerador sem partes móveis transforma calor em eletricidade

Inovação Tecnológica - 12 de abril de 2021 920 Visualizações
Gerador sem partes móveis transforma calor em eletricidade

A equipe agora pretende miniaturizar o equipamento, para aproveitar o calor de fontes residuais.

Gerador sem partes móveis
Engenheiros chineses criaram um gerador termoelétrico que converte calor residual em eletricidade sem usar nenhuma peça móvel.

Isso significa que o gerador é silencioso, robusto e praticamente não exigirá manutenção ou troca de peças por desgaste.

A ideia é que o gerador seja usado para produzir eletricidade a partir da radiação solar, do calor residual de máquinas e equipamentos e caldeiras industriais, da combustão de biomassa ou mesmo da energia geotérmica.

A equipe pretende também miniaturizar o equipamento, criando nanogeradores sem partes móveis que possam ser usados em veículos, aplicações espaciais e até em sistemas microeletromecânicos.

"Este gerador também promete uma eficiência teoricamente alta de conversão de calor em eletricidade. E nós projetamos e construímos um protótipo conceitual para validar a viabilidade do nosso conceito. Em experimentos preliminares, alcançamos 15 volts na maior amplitude de tensão em circuito aberto, o que implica que nosso conceito foi bem demonstrado," disse o professor Guoyao Yu, do Instituto Técnico de Física e Química, na China.

Esquema de funcionamento do gerador termoacústico.
[Imagem: Shunmin Zhu et al. - 10.1063/5.0041415]

Ciclo duplo
O gerador consiste em duas partes: um motor termoacústico, que transforma o calor em vibrações, e um gerador triboelétrico feito com metal líquido, que usa as vibrações para produzir eletricidade.

Primeiro, o motor termoacústico converte a energia térmica em energia acústica por meio da expansão térmica oscilatória e da contração de um gás.

Em seguida, o material piezoelétrico converte a energia acústica em energia elétrica por meio do efeito de acoplamento da eletrificação de contato e da indução eletrostática.

Quando a primeira parte - essencialmente um trocador de calor, ou radiador - recebe a energia, o gás em seu interior inicia uma oscilação espontânea.

"O movimento oscilatório do gás empurra uma coluna de metal líquido [fazendo-a] fluir para frente e para trás dentro de um tubo em forma de U. Isso faz com que o metal líquido periodicamente mergulhe e se separe de um filme de poli-imida, gerando uma voltagem alternada nos eletrodos. Isso extrai energia elétrica do gerador triboelétrico," explicou Yu.

A corrente gerada ainda é pequena, como na maioria dos geradores triboelétricos, mas a característica central do equipamento é a ausência de quaisquer peças móveis sólidas que possam quebrar, o que garantirá que o gerador seja mais confiável e com uma longa vida útil.

Bibliografia:
Artigo: Thermoacoustically driven liquid-metal-based triboelectric nanogenerator: A thermal power generator without solid moving parts
Autores: Shunmin Zhu, Guoyao Yu, Wei Tang, Jianying Hu, Ercang Luo
Revista: Applied Physics Letters
Vol.: 118, 113902
DOI: 10.1063/5.0041415