Convertendo o excesso de calor em eletricidade: pesquisa da Universidade de Pisa

A investigação em energias renováveis ​​está no centro dos esforços globais para combater as alterações climáticas e reduzir a dependência dos combustíveis fósseis.

Além da energia solar, eólica e hídrica, os cientistas estão a explorar soluções inovadoras para aproveitar o calor residual como fonte de energia. Estes estudos incluem tecnologias avançadas de conversão termoelétrica, ou seja, a transformação de calor em energia elétrica.

Hoje a maioria dos instrumentos usa baterias de lítio , que, no entanto, apresentam desvantagens. As baterias de lítio podem superaquecer e, sob condições extremas, causar incêndios ou explosões. Outra limitação relevante é a vida limitada das baterias de lítio.

Com o uso regular, essas baterias passam por um processo de degradação que reduz sua capacidade de reter carga. A produção e o descarte de baterias de lítio suscitam preocupações.

A produção destas baterias requer metais raros e materiais poluentes, como o cobalto e o níquel, cuja extracção provoca danos ecológicos e exploração humana em algumas regiões. As baterias de lítio liberam substâncias tóxicas no meio ambiente se não forem descartadas adequadamente. A produção de baterias de lítio continua cara , o que afeta o preço final de aparelhos, desde telefones celulares até veículos elétricos. Uma solução poderia vir da pesquisa realizada pela Universidade de Pisa.

Pesquisa da Universidade de Pisa

Uma equipe de engenheiros eletrônicos da Universidade de Pisa desenvolveu tecnologia de ponta que permite que o calor residual seja convertido em energia elétrica com nanoestruturas de silício . Os resultados foram publicados em revistas científicas como Small e Nano Energy . A equipe, coordenada pelo professor Giovanni Pennelli , criou um chip de silício nanoestruturado capaz de gerar energia aproveitando o calor presente em superfícies quentes.

O chip foi projetado para alimentar dispositivos de baixo consumo de energia , como sensores de monitoramento. A pesquisa foi realizada em colaboração com o Institut de Microelectrònica de Barcelona e mostrou que, através de técnicas de nanoestruturação, o silício aumenta quase três vezes a eficiência da produção de energia termoelétrica em relação ao estimado até agora.

Desenvolvimentos potenciais

Com o processo de nanoestruturação, a equipe reduziu o tamanho do silício para a nanoescala . Num data center, o chip poderia desempenhar uma dupla função: gerar eletricidade a partir do calor produzido pelos servidores e ajudar a resfriar superfícies, melhorando a eficiência do sistema. Este dispositivo, graças à sua autonomia energética, elimina a necessidade de baterias nos nós sensores. Isto reduz os custos de manutenção e melhora a sustentabilidade dos sistemas industriais.

A pesquisa, também promovida pelo diretor do Departamento de Engenharia da Informação, Sergio Saponara , visa compatibilizar essa tecnologia com as necessidades da Indústria 5.0, que integra tecnologia avançada e sustentabilidade. O objetivo de longo prazo é usar esses chips em aplicações ambientais e industriais em larga escala. O laboratório FoReLab da Universidade de Pisa continua os experimentos para adaptar esses dispositivos a diferentes condições operacionais. Qual será o próximo futuro da energia?

O artigo Convertendo excesso de calor em eletricidade: pesquisa da Universidade de Pisa foi escrito em: Tech CuE | Engenharia de perto .