Sensores colocados no ambiente passam longos períodos de tempo ao ar livre em todas as condições meteorológicas, e eles devem se alimentar continuamente para coletar dados. Muitos, como células fotovoltaicas, usar o sol para produzir eletricidade, mas alimentar sensores externos à noite é um desafio.

Dispositivos termoelétricos, que usam a diferença de temperatura entre a parte superior e inferior do dispositivo para gerar energia, oferecem alguma promessa para o aproveitamento da energia que ocorre naturalmente. Mas, apesar de ser mais eficiente do que a energia fotovoltaica, muitos dispositivos termoelétricos mudam o sinal de sua voltagem, o que significa que a corrente elétrica muda a direção de seu fluxo, quando as temperaturas ambientais mudam, então a voltagem cai para zero pelo menos duas vezes por dia.

“O sinal do dispositivo termoelétrico depende da diferença de temperatura entre a parte superior e inferior do dispositivo, "disse o autor Satoshi Ishii." O resfriamento pode ser usado para criar uma diferença de temperatura em comparação com a temperatura ambiente, e se houver uma diferença de temperatura, a geração termelétrica é possível. "

Em um estudo publicado esta semana em Cartas de Física Aplicada , os autores testaram um dispositivo termoelétrico composto por um emissor seletivo do comprimento de onda que resfria constantemente o dispositivo durante o dia usando resfriamento radiativo, a dispersão de energia térmica do dispositivo para o ar. Como resultado, a parte superior do dispositivo é mais fria do que a parte inferior, causando uma diferença de temperatura que cria uma voltagem constante durante o dia e a noite e em várias condições climáticas.

Os autores compararam um emissor de banda larga com um emissor seletivo, mostrar o emissor seletivo evita o problema da voltagem cair a zero durante as mudanças ambientais na temperatura.

"Para o emissor seletivo, é melhor ter emissividade próxima da unidade na janela atmosférica, aproximadamente 8 a 13 micrômetros, onde a transmitância atmosférica é alta e a emissão térmica pode efetivamente irradiar para o espaço, que por sua vez resfria o dispositivo, "Ishii disse.

O dispositivo testado é composto por um filme de alumínio de 100 nanômetros de espessura no fundo de um substrato de vidro. Os autores descobriram que outras fontes de calor, como o telhado onde um sensor pode ser montado, pode aumentar sua capacidade de gerar voltagem.

"Uma grande diferença de temperatura resulta em uma grande tensão termoelétrica, "Ishii disse." Usar o calor na parte de trás do dispositivo torna a diferença de temperatura entre a parte inferior e superior maior, portanto, o calor por trás do dispositivo é benéfico para a geração termoelétrica. "