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

Por Gustavo Minari | Editado por Douglas Ciriaco | 27 de Abril de 2021 às 18h45
Reprodução/Unsplash

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.

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.

Novo composto mistura elementos da tabela periódica (Imagem: Reprodução/Clemson University)

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.

Professor Jian He com o material de estrutura atômica híbrida (Imagem: Reprodução/Clemson University)

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

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