Cientistas chineses propuseram um gerador de energia térmica altamente confiável, combinando efeito termoacústico e efeito triboelétrico.

As últimas pesquisas, publicado online em Cartas de Física Aplicada e selecionado como artigo de destaque, foi dirigido pelo Prof. Luo Ercang e Prof. Yu Guoyao do Instituto Técnico de Física e Química (TIPC) da Academia Chinesa de Ciências.

As crises ambiental e energética aumentaram nas últimas décadas. Desenvolver coletores de energia térmica para eliminar a abundante energia térmica de baixa qualidade (como calor residual, calor geotérmico e combustão de biomassa) e convertê-la em energia mecânica ou elétrica é uma estratégia energética promissora para diminuir as crises.

Contudo, Atualmente, a maioria das tecnologias de geração de energia térmica (como o ciclo de Rankine, motor de combustão interna, e motor Stirling) envolvem peças móveis sólidas, que prejudicam a confiabilidade dessas tecnologias e tornam a manutenção frequente altamente necessária.

Nesse trabalho, os cientistas investiram um novo gerador de energia térmica que poderia converter energia térmica em energia elétrica. Nenhuma parte móvel sólida consiste em uma das características atraentes deste novo gerador. O gerador pode ser altamente confiável e facilmente atingir uma longa vida útil. Além do mais, este gerador promete uma eficiência de conversão calor-elétrica teoricamente alta.

Este novo gerador de energia térmica denominado nanogerador triboelétrico baseado em metal líquido com acionamento termoacústico (TA-LM-TENG), que inclui duas partes:motor termoacústico (TAHE) e nanogerador triboelétrico à base de metal líquido (LM-TENG).

O TAHE primeiro converte energia térmica em energia acústica por meio da expansão térmica oscilatória e da contração do gás de trabalho. O LM-TENG então converte a energia acústica em energia elétrica por meio do efeito de acoplamento de eletrificação de contato e indução eletrostática.

Conforme mostrado no esquema, ao aquecer o trocador de calor quente do TAHE, o gás de trabalho no motor começará a oscilação espontânea. O movimento oscilatório do gás de trabalho empurra a coluna de metal líquido fluindo ressonantemente para cima e para baixo no tubo em forma de U. Metal líquido imerso e separado com o material Kapton periodicamente. O gerador, portanto, gera uma diferença de potencial elétrico alternativo nos eletrodos. A energia elétrica é extraída do TA-LM-TENG.

Nos experimentos preliminares, os cientistas obtiveram a maior amplitude de tensão de circuito aberto de 15 V em um protótipo conceitual.