p Uma visão de um microscópio eletrônico mostra o nanotubo de carbono de paredes múltiplas "buckypaper" usado nas novas termocélulas.
p (PhysOrg.com) - Um estudo publicado no jornal da American Chemical Society
Nano Letras revela que termocélulas baseadas em eletrodos de nanotubos de carbono podem eventualmente ser usadas para gerar energia elétrica a partir do calor descartado por fábricas de produtos químicos, automóveis e fazendas de células solares. Dr. Ray Baughman, diretor do Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute, colaborou com uma equipe internacional de pesquisadores nas descobertas. p A colheita eficiente da energia térmica atualmente desperdiçada em plantas industriais ou ao longo de dutos pode criar fontes locais de energia limpa que, por sua vez, podem ser usadas para reduzir custos e diminuir a pegada energética de uma organização.
p As novas termocélulas usam eletrodos de nanotubos que fornecem um aumento de três vezes na eficiência de conversão de energia em relação aos eletrodos convencionais.
p Uma das termocélulas demonstradas se parece com as baterias tipo botão usadas em relógios, calculadoras e outros pequenos aparelhos eletrônicos. Uma diferença fundamental, Contudo, é que essas novas termocélulas podem gerar eletricidade continuamente, em vez de esgotar-se como uma bateria. A pesquisa coletou outras termocélulas, também, incluindo preenchido com eletrólito, folhas de nanotubos separadas por têxteis que podem ser enroladas em tubos transportando fluxos de resíduos quentes de fábricas ou usinas de energia elétrica. A diferença de temperatura entre o tubo e seus arredores produz uma diferença de potencial eletroquímico entre as folhas de nanotubo de carbono, que termocélulas utilizam para gerar eletricidade.
p Dr. Ray Baughman, o Presidente Robert A. Welch em Química e diretor do Alan G. MacDiarmid NanoTech Institute, colaborou com uma equipe internacional de pesquisadores dos EUA, Austrália, China, Índia e Filipinas.
p “Há muito tempo somos o Estado da Energia, porque o Texas tem petróleo e gás no solo e os texanos inventaram tecnologias-chave para trazê-los à superfície, ”Disse Baughman. "Mas, ser o estado de energia no futuro deve incluir cada vez mais a descoberta de novos meios para extrair todas as formas de energia. A coleta de energia térmica residual é apenas uma direção que nosso NanoTech Institute tomou com nossa equipe internacional para ajudar a fornecer um futuro habilitado para energia para o Texas e o mundo. ”
p Uma termocélula é enrolada em um tubo de aço inoxidável para gerar energia elétrica.
p A equipe de pesquisa estima que nanotubos de carbono com várias paredes em grandes termocélulas podem eventualmente produzir energia a um custo de cerca de US $ 2,76 por watt a partir de energia residual disponível gratuitamente, em comparação com um custo de US $ 4,31 por watt para células solares, que só pode ser usado quando o sol está brilhando. Em uma escala menor, termocélulas do tamanho de células-botão podem ser usadas para alimentar sensores ou circuitos eletrônicos.
p As novas termocélulas aproveitam as vantagens da eletrônica excepcional, mecânico, propriedades térmicas e químicas dos nanotubos de carbono. A área de superfície gigante dos nanotubos e a estrutura eletrônica exclusiva proporcionada por seu pequeno diâmetro e estrutura quase unidimensional oferecem altas densidades de corrente, que aumentam a produção de energia elétrica e a eficiência da coleta de energia.
p “Colaboração internacional com colegas de equipe de quatro universidades nos Estados Unidos, Austrália e Índia possibilitaram nosso avanço inicial, ”Disse Baughman. “Pesquisadores do Instituto de Pesquisa de Polímeros Inteligentes do Dr. Gordon Wallace em Wollongong, Austrália, há muito trabalham lado a lado conosco para resolver problemas tecnológicos importantes. Laboratório de Sistemas e Transporte de Nanoengenharia do Dr. Baratunde Cola no Instituto de Tecnologia da Geórgia, forneceu um elo importante que faltava. Trabalharemos juntos no futuro para realizar todo o potencial comercial de nossa tecnologia, o que requer mais descobertas. Estou especialmente orgulhoso de que Stephanie Stoughton ganhou seu lugar como co-autora enquanto estudante do ensino médio texano em nosso programa NanoExplorers. ”
p Os esquemas mostram a montagem da termocélula fina enrolada em um tubo que transporta o frio, líquido fluindo.
p Stoughton, um ex-George A. Jeffrey NanoExplorer, está no segundo ano estudando ciência de materiais e engenharia na Cornell University.
p “Minha contribuição estava perto do início do projeto, ”Stoughton disse. “Eu fiz alguns dos primeiros testes e ajudei a criar o papel de bucky usado nos eletrodos de nanotubo.”
p Stoughton credita sua experiência no NanoTech Institute por oferecer a ela acesso à pesquisa prática desde o ensino médio.
p “A UT Dallas e o NanoTech Institute têm dado repetidamente aos alunos oportunidades únicas de participar de pesquisas de ponta e trabalhar com cientistas de primeira linha, ”Stoughton disse. “Minha geração provavelmente enfrentará profundos problemas de energia, e estou orgulhoso de fazer parte da busca por soluções sustentáveis agora, e não mais tarde, quando as questões de energia provavelmente serão ainda mais problemáticas ”.
