Dr. Tony Shien-Ping Feng, do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Hong Kong (HKU) e sua equipe (da esquerda para a direita:Wang Xun, Huang Yu-ting e Mu Kai-yu), inventou a Célula de Carregamento Térmico Direto (DTCC), que pode converter calor de baixo grau em eletricidade. Crédito:HKU
O Dr. Tony Shien-Ping Feng do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade de Hong Kong (HKU) e sua equipe inventaram uma Célula de Carregamento Térmico Direto (DTCC) que pode efetivamente converter calor em eletricidade, criando um enorme potencial para reduzir os efeitos do efeito estufa, capturando o calor do escapamento e reduzindo o desperdício de energia primária.
A nova invenção foi publicada recentemente na prestigiosa revista. Nature Communications , e a pesquisa foi apresentada no Nature Communications Página de destaques dos editores. O Escritório de Transferência de Tecnologia da HKU solicitou a patente provisória da invenção nos EUA e a patente PCT (Tratado de Cooperação de Patentes).
O calor de baixo grau está abundantemente disponível em processos industriais (80 a 150 ° C), bem como no meio ambiente, seres vivos, energia solar térmica (50 a 60 ° C) e geotérmica. Mais de 60% da entrada de energia primária do mundo, seja no processo industrial ou no consumo doméstico de energia, é desperdiçado como calor. A maior parte dessa perda como calor residual é considerada calor de baixo grau.
O DTCC recém-projetado é uma tecnologia eletroquímica revolucionária que pode abrir novos horizontes para aplicações que convertam calor de baixa intensidade em eletricidade de forma eficiente. É um sistema simples com a unidade básica de apenas 1,5 cm2 e espessura de 1 a 1,5 mm. A célula é dobrável, empilhável e de baixo custo.
O DTCC pode ser usado em HVAC (aquecimento, ventilação, e ar condicionado) sistema para reciclar o calor de baixo grau do compressor e condensador em eletricidade para uso em dispositivos elétricos. Pode ser integrado com a moldura da janela para coletar energia térmica solar para alimentar janelas eletrocrômicas, ou usados como dispositivos portáteis para alimentar iphones ou equipamentos salva-vidas no deserto. Com a crescente popularidade da tecnologia vestível, este sistema pode um dia aproveitar o calor do corpo para alimentar dispositivos eletrônicos vestíveis ou dispositivos médicos para monitorar as condições de saúde do corpo, como níveis de açúcar no sangue e pressão arterial.
O Dr. Feng disse:"A recuperação eficiente de calor de baixo grau pode ajudar a reduzir a emissão de gases de efeito estufa, mas as tecnologias atuais para converter esse calor em eletricidade ainda estão longe do ideal. O DTCC produz uma eficiência de conversão de mais de 3,5%, ultrapassando todos os sistemas termoeletroquímicos e termoelétricos existentes, que é muito caro ou complicado, ou muito baixa em eficiência para aplicações diárias. DTCC é um design revolucionário com grande potencial em dispositivos de energia inteligentes e sustentáveis. "
A nova célula de carga térmica usa eletrodos assimétricos:um cátodo de óxido de grafeno / platina (GO / Pt) e um ânodo de polianilina (PANI) em Fe 2 + / Fe 3 + eletrólito redox via operação de aquecimento isotérmico sem gradiente térmico de construção ou ciclo térmico. Quando aquecido, a célula gera voltagem por meio de um efeito termo-pseudocapacitivo de GO e, em seguida, descarrega continuamente oxidando o ânodo PANI e reduzindo o Fe 3 + para Fe 2 + sob aquecimento isotérmico no lado do cátodo até Fe 3 + esgotamento. A conversão de energia funciona continuamente sob aquecimento isotérmico durante todo o processo de carga e descarga. O sistema pode ser auto-regenerado quando resfriado. Este mecanismo de regeneração química sinérgica permite a ciclabilidade do dispositivo.
A equipe é selecionada como um dos 16 finalistas entre 300 inscrições e um dos únicos dois finalistas em Hong Kong competindo no Hello Tomorrow Regional Summit 2019, uma competição para start-ups para adaptar suas pesquisas para usos comerciais do mundo real, que acontecerá em Cingapura nesta quinta-feira (7 de novembro).
A invenção ganhou o campeonato na competição HKU 2018 DreamCatchers 100K Entrepreneurship. A equipe estabeleceu uma empresa start-up, Solução de alto desempenho, que é auxiliado pelo Esquema de Apoio à Iniciação de Tecnologia para Universidades (TSSSU). A empresa também se juntou ao programa Incu-Tech de 3 anos no Parque de Ciências de Hong Kong e recebeu sua primeira receita com os protótipos. A equipe participou do primeiro roadshow X-plan do Fórum de Desenvolvimento de Talentos em Great Bay Area, realizado pela Hong Kong X Foundation. Também participou do Fórum de Empreendedorismo no Bahrein, Médio Oriente.
