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    O calor da crosta terrestre poderia se tornar a fonte de energia definitiva?

    Aqui, a altura do edifício representa o estado de energia dos elétrons. Os elétrons na camada semicondutora atingem um estado de alta energia ao se tornarem termicamente excitados e, em seguida, transferem-se para a camada de transporte de elétrons. Então, eles passam por um circuito externo e alcançam o contra-eletrodo. As reações redox ocorrem na camada de eletrólito ao lado do contra-eletrodo, fornecer ao semicondutor elétrons de baixa energia. Apesar de fornecer aquecimento contínuo, esse processo eventualmente para quando os diferentes íons de cobre no eletrólito são realocados. Contudo, a bateria pode reverter esta situação abrindo o circuito externo por um determinado período. Crédito:Journal of Materials Chemistry A, Sachiko Matsushita

    Em um mundo onde o consumo de energia está aumentando, nossa única esperança é o desenvolvimento de novas tecnologias de geração de energia. Embora as fontes de energia renováveis ​​atualmente utilizadas, como a eólica e a solar, tenham seus méritos, há um gigantesco, permanente, e fonte de energia inexplorada literalmente sob nossos narizes:energia geotérmica.

    A geração de eletricidade a partir da energia geotérmica requer dispositivos que possam, de alguma forma, fazer uso do calor da crosta terrestre. Recentemente, uma equipe de cientistas da Tokyo Tech, liderado pela Dra. Sachiko Matsushita, fizeram grandes progressos na compreensão e no desenvolvimento de células térmicas sensibilizadas (STCs), um tipo de bateria que pode gerar energia elétrica a 100 graus C ou menos.

    Existem vários métodos para converter calor em energia elétrica, Contudo, sua aplicação em larga escala não é viável. Por exemplo, Baterias redox quentes e frias e dispositivos baseados no efeito Seebeck não são possíveis simplesmente enterrá-los dentro de uma fonte de calor e explorá-los.

    A equipe do Dr. Matsushita relatou anteriormente o uso de STCs como um novo método para converter calor diretamente em energia elétrica usando células solares sensibilizadas com corante. Eles também substituíram o corante por um semicondutor para permitir que o sistema opere usando calor em vez de luz. A Figura 1 representa ilustrativamente o STC, uma bateria que consiste em três camadas imprensadas entre eletrodos:uma camada de transporte de elétrons (ETM), uma camada semicondutora (germânio), e uma camada de eletrólito sólido (íons de cobre). Resumidamente, os elétrons vão de um estado de baixa energia para um estado de alta energia no semicondutor, tornando-se termicamente excitados e, em seguida, são transferidos naturalmente para o ETM. Após, eles saem pelo eletrodo, passar por um circuito externo, passar pelo contra eletrodo, e então chegar ao eletrólito. As reações de oxidação e redução envolvendo íons de cobre ocorrem em ambas as interfaces do eletrólito, resultando em elétrons de baixa energia sendo transferidos para a camada semicondutora para que o processo possa começar de novo, completando assim um circuito elétrico.

    Contudo, não estava claro naquela época se tal bateria poderia ser usada como um motor perpétuo ou se a corrente pararia em algum ponto. Após o teste, a equipe observou que a eletricidade realmente parou de fluir depois de um certo tempo e propôs um mecanismo para explicar esse fenômeno. Basicamente, a corrente pára porque as reações redox na camada de eletrólito param devido à realocação dos diferentes tipos de íons de cobre. Mais importante, e também surpreendentemente, descobriram que a bateria pode reverter essa situação sozinha na presença de calor simplesmente abrindo o circuito externo por algum tempo; em outras palavras, usando um interruptor simples. "Com esse design, aquecer, geralmente considerada como energia de baixa qualidade, se tornaria uma grande fonte de energia renovável, "afirma Matsushita.

    A equipe está muito animada com a descoberta por causa de sua aplicabilidade, eco-amizade, e potencial para ajudar a resolver a crise global de energia. "Não há medo da radiação, sem medo de petróleo caro, nenhuma instabilidade de geração de energia como quando se depende do sol ou do vento, "comenta a Matsushita. Refinamentos adicionais a este tipo de bateria serão o objetivo de pesquisas futuras, com a esperança de um dia resolver as necessidades de energia da humanidade sem prejudicar o nosso planeta.


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