Coletar energia do calor residual do ambiente, como aquele perdido pelo corpo humano, é uma perspectiva atraente para alimentar pequenos aparelhos eletrônicos de forma sustentável. Uma termocélula é um tipo de dispositivo de coleta de energia que converte o calor do ambiente em eletricidade por meio do efeito de carregamento térmico.

Embora as termocélulas sejam baratas e eficientes, até agora, apenas baixas tensões de saída - apenas dezenas de milivolts (mV) - foram alcançadas e essas tensões também dependem da temperatura.

Essas desvantagens precisam ser tratadas para que as termocélulas alimentem a eletrônica de maneira confiável e contribuam para o desenvolvimento de uma sociedade sustentável.

Uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade de Tsukuba recentemente melhorou o desempenho de captação de energia de termocélulas, trazendo essa tecnologia um passo mais perto da comercialização. Suas descobertas são publicadas em Relatórios Científicos ("Termocélula de captação de energia com uso de transição de fase").

A equipe desenvolveu uma termocélula contendo um material que exibia uma transição de fase induzida pela temperatura de sua estrutura cristalina. Logo acima da temperatura ambiente, os átomos neste material sólido reorganizados para formar uma estrutura cristalina diferente. Esta transição de fase resultou em um aumento na tensão de saída de zero a cerca de 120 mV, representando uma melhoria de desempenho considerável em relação às termocélulas existentes.

"A transição de fase induzida pela temperatura de nosso material fez com que seu volume aumentasse, "explica o professor Yutaka Moritomo, autor sênior do estudo. "Isso, por sua vez, aumentou a tensão de saída da termocélula."

Os pesquisadores conseguiram ajustar com precisão a temperatura de transição de fase de seu material para que ficasse um pouco acima da temperatura ambiente. Quando uma termocélula contendo este material foi aquecida acima desta temperatura, a transição de fase do material foi induzida, o que levou a um aumento substancial da tensão de saída de zero em baixa temperatura para cerca de 120 mV a 50 ° C.

Além de resolver o problema da baixa tensão de saída, a termocélula contendo o material de transição de fase também superou o problema de uma tensão de saída dependente da temperatura. Como o aumento da tensão de saída da termocélula induzido pela transição de fase térmica foi muito maior do que as flutuações dependentes da temperatura da tensão de saída, essas flutuações podem ser ignoradas.

"Nossos resultados sugerem que o desempenho da termocélula pode ser fortemente impulsionado pela inclusão de um material que exibe uma transição de fase a uma temperatura adequada, "diz o professor Moritomo." Este conceito é uma maneira atraente de realizar dispositivos de coleta de energia mais eficientes. "

O projeto da equipe de pesquisa combinando a tecnologia de termocélula com um material de transição de fase adequado leva a uma maior capacidade de coletar calor residual para alimentar eletrônicos, que é um processo ambientalmente sustentável. Este projeto tem potencial para fornecer fontes de alimentação independentes para eletrônicos avançados.