Novo composto termoelétrico abre caminho para as fontes de energia do futuro

Os pesquisadores da Universidade Clemson, nos EUA, em parceria com colaboradores da China e da Dinamarca, conseguiram criar um composto termoelétrico de alto desempenho misturando elementos da tabela periódica.

• Estudantes do MIT criam pulseira com ar condicionado
• Usina espanhola utiliza energia solar até mesmo durante a noite!
• Energias renováveis serão “praticamente gratuitas” até 2030

Geralmente, a estrutura atômica de um material, que é a forma como os átomos se organizam no espaço e no tempo, acaba determinando suas propriedades. Os sólidos são divididos em cristalinos, onde os átomos estão em um padrão ordenado e simétrico, e amorfos, com átomos distribuídos aleatoriamente.

A diferença do novo composto criado pela equipe do professor Jian He é que ele traz sub-redes cristalinas e amorfas entrelaçadas em um único material. "Esse material é uma estrutura atômica híbrida única com metade sendo cristalina e metade amorfa e isso nunca foi conseguido até o momento", explica o professor He.

Mistura

Ao combinar elementos do mesmo grupo da tabela periódica, os cientistas escolheram aqueles com tamanhos atômicos diferentes. Eles usaram as incompatibilidades atômicas entre o enxofre e o telúrio e entre o cobre e a prata para criar um composto único, com desempenho termoelétrico muito superior a outros materiais que só possuem sub-redes cristalinas ou amorfas separadamente em suas estruturas.

"O novo material tem um bom desempenho, mas mais importante do que isso é como ele atinge esse nível. Tradicionalmente, os materiais termoelétricos são cristais. Esse material não é cristal puro e, mesmo assim, é possível atingir um grau de desempenho superior com essa nova estrutura atômica", diz o professor He.

Efeito termoelétrico

Elementos com propriedades termoelétricas são capazes de converter calor em eletricidade fornecendo energia para equipamentos variados como refrigeradores portáteis ou o rover Perseverance da NASA, que está a 70 milhões de quilômetros da Terra explorando o Planeta Vermelho.

O efeito termoelétrico é a conversão direta da diferença de temperatura em tensão elétrica e vice-versa. Um dispositivo termoelétrico é capaz de criar uma tensão elétrica quando há uma diferença de temperatura entre seus lados. Este efeito de aplicar uma variação de temperatura pode ser usado para gerar eletricidade.

Já o novo composto descoberto pelos cientistas possui características ainda melhores para geração de energia termoelétrica. A dualidade cristalina-amorfa dá a esse material propriedades únicas para produção de eletricidade.

Segundo o professor Jian He, os novos compostos podem fazer algo que os materiais termoelétricos atuais não podem, mas não agora. No entanto, daqui a 10 ou 20 anos, eles poderão se tornar uma alternativa viável de energia limpa e altamente eficiente.

Fonte: Clemson University