Uma equipe de pesquisa liderada por cientistas da City University of Hong Kong (CityU) desenvolveu uma nova forma de gerador de eletricidade baseado em gotas de água (DEG).
O gerador elétrico DEG possui uma estrutura semelhante à de um transistor: permite uma eficiência de conversão de energia muito alta. Sua densidade de potência instantânea é aumentada milhares de vezes em comparação com geradores elétricos com uma estrutura diferente.
Essa conquista inovadora pode ajudar no avanço da pesquisa científica sobre hidroeletricidade.
O resultado é o resultado de um esforço conjunto entre três universidades nos EUA, China e Hong Kong. Para ser mais preciso, foi conduzido pelo professor Wang Zuankai do departamento de engenharia mecânica da CityU. Professor colaborou com ele Zeng Xiaocheng da Universidade de Nebraska-Lincoln, nos EUA. Uma terceira fase do projeto foi então desenvolvida pelo Prof. Wang Zhonglin, diretor fundador e cientista-chefe do Instituto de Nanoenergia e Nanosistemas da Academia Chinesa de Ciências de Pequim.
A descoberta deles foi publicado na última edição da prestigiosa revista científica Nature com o título “Um gerador de gotículas de eletricidade com alta densidade de potência instantânea”.
Como o gerador elétrico DEG funciona
La figura um é o diagrama esquemático de um DEG, Gerador de Gota de Energia: uma lâmina revestida com óxido de índio-estanho (ITO) e envolvida em um filme fino de Teflon (PTFE) e um eletrodo de alumínio é colocado em cima dela. Além disso, as gotas de água atuam como um portão para o transistor e completam o circuito quando atingem a superfície do vidro. Lá figura b é uma imagem que mostra quatro dispositivos DEG paralelos fabricados no substrato de vidro.
A diferença com outros geradores
Um gerador de energia por gotejamento convencional baseado no efeito triboelétrico pode gerar eletricidade induzida por eletrificação de contato e indução eletrostática quando uma gota atinge uma superfície. No entanto, a quantidade de carga gerada na superfície é limitada pelo efeito interfacial e, como resultado, a eficiência de conversão de energia é bastante baixa.
Para melhorar a eficiência da conversão, a equipe de pesquisa passou dois anos desenvolvendo o DEG. Sua densidade instantânea de potência pode atingir até 50,1 W/m2. É MILHARES DE VEZES MAIS ALTO do que dispositivos SIMILARES, e a eficiência de conversão de energia também é consideravelmente maior.
O professor Wang apontou que existem dois fatores cruciais para a invenção:
- Gotículas contínuas impactando PTFE, um material com uma carga elétrica quase permanente, fornecem um novo caminho para o acúmulo e armazenamento de cargas superficiais de alta densidade.
- Quando as gotas de água atingem continuamente a superfície do PTFE, a carga superficial gerada aumenta e gradualmente atinge a saturação.
Essa nova descoberta ajudou a superar todos os problemas dos geradores anteriores.
A pesquisa mostra que uma única gota de água lançada de uma altura de 15 cm pode gerar uma tensão de mais de 140 V, que pode iluminar 100 pequenas luzes LED.
O professor Wang disse esperar que os resultados desta pesquisa possam ajudar a colher a energia da água para responder ao problema global da escassez de energia renovável. Ele acredita que, a longo prazo, o novo design pode ser aplicado e instalado em diferentes superfícies que levam líquidos a sólidos em contato. Desta forma será possível aproveitar ao máximo a energia cinética de baixa frequência na água.
Um exemplo? Quantos você quer? A superfície do casco de uma balsa, um guarda-chuva, o vidro de uma janela, até mesmo o interior de garrafas.
