Cientistas da Universidade de Tóquio desenvolveram uma tecnologia para multiplicar o efeito termoelétrico na geração de eletricidade, mesmo com pequenas diferenças de temperatura. Esse calor residual pode ser retirado de qualquer lugar. Por exemplo, quando o ar é resfriado por um ar condicionado, quando um pouco de energia é liberada no processo de condensação da umidade. E tais fenômenos ocorrem em todos os lugares, desde a fabricação de sorvete até a fundição de vidro, que pode ser usado.
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A proposta dos cientistas japoneses baseia-se no fato de que mesmo a menor diferença de temperatura pode ser usada para aumentar significativamente o efeito termoelétrico. A própria diferença de temperatura de uma substância (líquido ou gás) ocorre no processo de transição de uma substância de um estado de agregação para outro – esta é a condensação ou cristalização da água e processos semelhantes.
Durante uma transição de fase, a energia é liberada (ou absorvida sob outras condições). Em um volume limitado, não basta, por exemplo, dentro do mesmo ar condicionado. Mas os japoneses inventaram uma maneira de aumentar o retorno dessa energia. Eles montaram um polímero que, quando resfriado, se endireita em espiral e, quando aquecido, se dobra em uma bola (glóbulo). De fato, o polímero se dissolve em água quando é resfriado abaixo de um certo valor, ou “condensa” quando aquecido acima do limite de dissolução. Do ponto de vista da química, ocorrem reações redox, como os cientistas descreveram no artigo Advanced Materials.
Planta piloto. Fonte da imagem: Universidade de Tóquio
A transição bobina-glóbulo libera nitidamente as moléculas de água das cadeias poliméricas – o polímero completa sua transição de fase. É como lançar uma avalanche de uma montanha. Uma pequena fração da energia da transição de fase “primária”, por exemplo, no processo de condensação de água em um ar condicionado, inicia um processo semelhante a uma avalanche de condensação de polímeros, que multiplica a liberação de calor e melhora a operação do termoelemento.
Na verdade, o processo aumenta o chamado coeficiente de Seebeck, uma medida da eficiência de um conversor termoelétrico, para +2,1 mV/K. Isso é mais que o dobro das soluções orgânicas já estudadas. A descoberta é tão bem-sucedida, dizem os cientistas, que é hora de procurar um fabricante para esses sistemas. E então “será possível gerar eletricidade resfriando uma sala de servidores ou um motor de carro”, dizem os participantes do estudo.
Representação aproximada do processo
«Confirmamos pela primeira vez que o calor latente pode ser usado para conversão termoelétrica”, disse o professor Teppei Yamada, do Departamento de Química da Escola de Ciências da Universidade de Tóquio. — Acreditamos que vários tipos de materiais podem ser usados para termopares. Cada substância pode passar por uma transição de fase sob as condições certas: por exemplo, creme em sorvete, areia em vidro, água em vapor e assim por diante. Em princípio, com este método é possível extrair energia elétrica mesmo da menor diferença de temperatura, o que aumenta muito o número de situações em que a conversão termoelétrica pode ser usada.”