Gerando eletricidade a partir do movimento de moléculas

17 de outubro de 2023 (Notícias do Nanowerk) A tecnologia de energia das ondas é uma fonte comprovada de geração de energia, mas existe energia inerente a cada molécula de líquido na Terra, mesmo quando o líquido está em repouso. Na escala molecular, átomos e íons estão sempre em movimento. Se esse movimento em nanoescala puder ser colhido, poderá ser uma grande fonte de energia.

Principais lições

Os pesquisadores desenvolveram um coletor de energia molecular que captura a energia do movimento natural das moléculas no líquido, gerando uma corrente elétrica estável.

O dispositivo usa nanoarranjos de material piezoelétrico de óxido de zinco submerso em líquido, convertendo o movimento molecular em potencial elétrico.

Esta tecnologia poderia alimentar dispositivos em nanoescala, como implantes médicos, e tem potencial para ser ampliada para uma maior produção de energia.

Uma grande vantagem é que o dispositivo não precisa de forças externas como vento ou sol, o que o torna uma fonte de energia limpa potencialmente revolucionária.

A equipe está trabalhando ativamente para aumentar a densidade de energia do dispositivo, testando vários líquidos e materiais, e acredita que isso poderá se tornar uma forma significativa de gerar energia elétrica no futuro.

Mecanismo de geração de eletricidade do coletor de movimento térmico molecular (MTMH). (Imagem: Yucheng Luan e Wei Li)

A pesquisa

“Existem grandes quantidades de ar e líquido na Terra, e a sua colheita bem sucedida poderia produzir uma quantidade gigantesca de energia para a sociedade”, disse o autor Yucheng Luan. Em artigo publicado em Materiais APL (“Colheitadeira de movimento térmico molecular para conversão de eletricidade”), Luan e seus colaboradores testaram um dispositivo de coleta de energia molecular que captura a energia do movimento natural das moléculas em um líquido. Seu trabalho mostrou que o movimento molecular pode ser usado para gerar uma corrente elétrica estável. Para criar o dispositivo, os pesquisadores submergiram nanoarranjos de material piezoelétrico em líquido, permitindo que o movimento do líquido movesse os fios como algas marinhas ondulando no oceano, exceto que neste caso o movimento é na escala molecular invisível, e os fios são feito de óxido de zinco. O material de óxido de zinco foi escolhido por suas propriedades piezoelétricas, o que significa que quando ele ondula, dobra ou deforma sob movimento, gera potencial elétrico. “Por ser um material piezoelétrico bem estudado, o óxido de zinco pode ser facilmente sintetizado em diversas nanoestruturas, incluindo nanohiskers”, disse Luan. “Um nanohisker é uma estrutura organizada e organizada de muitos nanofios, semelhante às cerdas de uma escova de dentes.” Os seus coletores de energia poderiam ser usados ​​para alimentar nanotecnologias, como dispositivos médicos implantáveis, ou poderiam ser dimensionados para geradores de tamanho real e produção de energia à escala de quilowatts. Uma característica importante do design do dispositivo é que ele não depende de nenhuma força externa, o que aumenta seu potencial como uma fonte de energia limpa revolucionária. “Os dispositivos coletores de movimento térmico molecular não precisam de nenhum estímulo externo, o que é uma grande vantagem em comparação com outros coletores de energia”, disse Luan. “Atualmente, a energia elétrica é obtida principalmente por energia externa, como energia eólica, energia hidrelétrica, energia solar, entre outras. Este trabalho abre a possibilidade de geração de energia elétrica através do movimento térmico molecular dos líquidos, a partir da energia interna do sistema físico que é essencialmente diferente do movimento mecânico comum.” Os autores já estão trabalhando na próxima fase de seu projeto para melhorar a densidade de energia do dispositivo, testando diferentes líquidos, materiais piezoelétricos de alto desempenho e novas arquiteturas de dispositivos e ampliando o dispositivo. “Acreditamos que este novo tipo de sistema se tornará uma forma indispensável para os seres humanos obterem energia elétrica num futuro próximo.”

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• Fonte: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=63870.php