Os cientistas desenvolveram um material adequado para uso em geradores termoelétricos com base no 'efeito Nernst anômalo (ANE)' que aumenta o coletor de eficiência de geração de voltagem. Esses dispositivos podem ser usados confortavelmente em formas e tamanhos flexíveis para alimentar pequenos aparelhos, substituindo assim baterias.
O efeito termoelétrico envolve a interconversão de energia térmica e eletricidade; denominado efeito Seebeck, quando o calor é convertido em potencial elétrico na junção de dois metais diferentes e, o inverso é denominado efeito Peltier, ou seja, a conversão de um potencial elétrico em geração de calor.
O calor é abundante e às vezes se esgota, o que poderia ser aproveitado para alimentar aparelhos elétricos. Houve muitos esforços no passado para desenvolver tecnologia comercialmente viável para colher calor. Aquele baseado no efeito Seebeck não conseguiu ver a luz do dia devido a várias limitações.
Um fenômeno menos conhecido chamado Efeito Nernst Anômalo (ANE), ou seja, a aplicação de gradiente de temperatura em um material magnético gera voltagem elétrica perpendicular ao fluxo de calor e também foi aplicada no passado para coletar calor e sua conversão em eletricidade. No entanto, seu potencial tem sido limitado por falta de materiais adequados não tóxicos, prontamente disponíveis e baratos.
A busca por este material certo parece ter acabado agora! Os pesquisadores relataram recentemente fazer uma liga que é atóxica, facilmente disponível, barata e maleável o suficiente para ser feita em filmes finos para atender aos requisitos. Usando o processo de doping, os pesquisadores fizeram Fe3Al ou FE3Ga (75% ferro e 25% alumínio ou gálio). Quando esse material foi usado, a voltagem gerada foi aumentada 20 vezes.
Este material recém-desenvolvido parece ser muito promissor e pode ser usado para projetar materiais finos e flexíveis capazes de colher os calor desperdiçado de forma eficiente para converter em voltagem elétrica, adequada o suficiente para alimentar pequenos dispositivos.
A descoberta deste material, que é ideal em termos de propriedades, pode ser possível devido à disponibilidade de tecnologias computacionais numéricas automatizadas de alta velocidade, superando efetivamente as limitações do antigo método de desenvolvimento de material baseado em 'repetição' e 'refinamentos' .
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Fontes:
1. Universidade de Tóquio 2020. Comunicado de imprensa. Elemento abundante para alimentar pequenos dispositivos. Um gerador fino à base de ferro usa o calor residual para fornecer pequenas quantidades de energia. Postado em 28 de abril de 28. Disponível online em https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html Acessado em 08 de maio de 2020.
2. Sakai, A., Minami, S., Koretsune, T. et al. Ferromagnetos binários baseados em ferro para conversão termoelétrica transversal. Nature 581, 53-57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
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