Uma equipe de pesquisa liderada por cientistas da City University of Hong Kong (CityU) desenvolveu uma nova forma de gerador de eletricidade baseado em gotículas 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.
Este resultado inovador pode ajudar a avançar a investigação científica em energia hidroeléctrica.
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 pela Universidade de Nebraska-Lincoln, EUA. Uma terceira fase do projeto foi então desenvolvida pelo professor Wang Zhong Lin, diretor fundador e cientista-chefe do Instituto de Nanoenergia e Nanossistemas da Academia Chinesa de Ciências em Pequim.
A descoberta deles foi publicado na última edição da prestigiada revista científica Nature com o título “Um gerador de eletricidade por gotejamento com alta densidade de potência instantânea.”
Como o gerador elétrico DEG funciona
La figura um é o diagrama esquemático de um DEG, Gerador de Energia de Gotas: uma lâmina de vidro revestida com óxido de índio e estanho (ITO) e envolta em uma fina película de Teflon (PTFE) e um eletrodo de alumínio é colocado em cima dela. Além disso, as gotas de água atuam como uma porta do 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 de gotículas convencional baseado no efeito triboelétrico pode gerar eletricidade induzida por eletrificação de contato e indução eletrostática quando uma gota atinge uma superfície. Contudo, 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 MAIOR do que dispositivos SIMILARES, e a eficiência de conversão de energia também é significativamente maior.
O professor Wang destacou que existem dois fatores cruciais para a invenção:
- Gotículas contínuas colidindo com o PTFE, um material com 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 se acumula e gradualmente atinge a saturação.
Essa nova descoberta ajudou a superar todos os problemas dos geradores anteriores.
Pesquisas mostram que uma única gota d'água liberada de uma altura de 15 cm pode gerar uma voltagem superior a 140 V, que pode iluminar 100 pequenas luzes LED.
O professor Wang disse esperar que o resultado desta pesquisa possa ajudar a captar energia hídrica para resolver o problema global da escassez de energia renovável. Ele acredita que no longo prazo o novo design poderá ser aplicado e instalado em diversas superfícies que coloquem líquidos em contato com sólidos. Desta forma será possível explorar plenamente a energia cinética de baixa frequência da água.
Um exemplo? Quantos você quer? A superfície do casco de uma balsa, um guarda-chuva, vidros de janelas e até mesmo o interior de garrafas.
