p (Phys.org) —Quando o hidrogênio é produzido a partir da água durante a eletrólise, alguma energia é perdida na forma de pequenas bolhas. Em um novo estudo, pesquisadores demonstraram que transistores de 25 nm - tão pequenos que são considerados de dimensão zero (0D) - podem ser usados ​​para transformar essa energia perdida em pulsos elétricos. Milhões desses transistores 0D poderiam ser usados ​​para detectar bolhas individuais e gerar pulsos elétricos com uma eficiência ideal, reunir parte da energia perdida durante a eletrólise e disponibilizá-la para outros usos. p Os pesquisadores, Nicolas Clément no CNRS em Villeneuve d'Ascq, França, e seus co-autores, publicaram seu artigo sobre o uso de transistores 0D para coletar energia de bolhas em uma edição recente da Nano Letras .

p Como uma das abordagens mais promissoras para a produção de hidrogênio como fonte de combustível, a eletrólise envolve a aplicação de uma corrente elétrica à água para separar os átomos de oxigênio e hidrogênio. Durante a eletrólise, bolhas de gás são formadas, causando alguma perda de energia.

p "Todos os mecanismos de perda de energia durante a eletrólise não são totalmente compreendidos, "Clément disse Phys.org. "Tal dispositivo, combinado com câmeras de alta precisão, pode melhorar a compreensão no futuro. As fontes de perda de energia são a difusão do hidrogênio na água ou o movimento dos contra-íons em torno dos eletrodos durante a emissão das bolhas. "

p Para demonstrar como os transistores 0D podem recuperar parte dessa energia, os pesquisadores colocaram uma gota de 0,2 microlitros de água salgada em uma microbacia. Por baixo, eles colocaram um transistor e dois eletrodos. Sob uma tensão aplicada, bolhas de hidrogênio relativamente pequenas (18-24-? m) foram emitidas no cátodo, enquanto bolhas maiores de cloro foram emitidas no ânodo. O aumento da tensão resultou em um aumento na frequência de emissão de bolhas.

p Os transistores 0D podem detectar bolhas individuais, e o tamanho da bolha pode ser avaliado analisando as mudanças na corrente. Ao detectar as bolhas, os transistores transformaram a energia da bolha em pulsos elétricos. Em teoria, 2 milhões de transistores 0D poderiam caber abaixo da microbacia, o que resulta em uma potência de pulso de saída de 500 W e uma eficiência de potência de pulso de cerca de 99%.

p “São três novidades, "Clément disse." Primeiro, usamos um transistor 0D em líquido, enquanto os pesquisadores já se concentraram em transistores 2D ou 1D (como nanofios). Segundo, mostramos que podemos detectar bolhas eletricamente únicas, o que é de grande importância para os eletroquímicos entender e otimizar os processos eletroquímicos. Terceiro, mostramos que reunimos a energia perdida para gerar pulsos elétricos com eficiência ideal. Historicamente, alguns pesquisadores tentaram reunir parte da energia perdida durante a produção de hidrogênio usando um aparelho rotativo (várias patentes podem ser encontradas). Aqui, propomos uma nova forma. "

p A capacidade de detectar bolhas minúsculas e convertê-las em pulsos elétricos pode ter uma variedade de aplicações, como dispositivos lab-on-chip para armazenamento de hidrogênio. Outra aplicação potencial é em fisiologia, já que o sinal elétrico tem uma amplitude semelhante à do potencial de ação em um neurônio. Aqui, o sistema poderia ser usado como um gerador de potencial de ação artificial para realizar a estimulação de neurônios locais com amplitude e frequência sintonizáveis.

p No futuro, os pesquisadores planejam demonstrar outras aplicações com transistores 0D e entender melhor seu comportamento em líquido. p © 2013 Phys.org. Todos os direitos reservados.