Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/01/2014
Conversão direta de energia
O nome tem jeitão de ficção científica, mas o sistema de conversão termoiônica de energia já está bem próximo da realidade.
O processo de conversão termoiônica consiste em pegar a energia do calor - como a luz do sol ou o calor da queima de combustíveis fósseis - e convertê-la em eletricidade usando a diferença de temperatura entre duas placas metálicas separadas por um vácuo.
Como convertem calor ou luz diretamente em energia elétrica, os geradores termoiônicos - ou termiônicos - têm um potencial muito grande para aplicações práticas.
Por isso os engenheiros vêm tentando tornar esse princípio prático há mais de meio século, mas com pouco sucesso - até agora.
Stefan Meir e seus colegas do Instituto Max Planck, na Alemanha, desenvolveram uma nova técnica para construir um conversor termoiônico com uma eficiência muito alta.
A equipe chamou seu dispositivo de gerador termoeletrônico.
Gerador termoiônico
O princípio básico dos geradores termoiônicos consiste em usar a diferença de temperatura entre uma placa metálica quente e outra fria para gerar eletricidade.
"Os elétrons são 'evaporados', ou expulsos pela luz da placa quente, e conduzidos para a placa fria, onde se 'condensam'," explicou o professor Jochen Mannhart, coordenador da equipe.
A diferença de carga resultante entre as duas placas gera uma tensão que, por sua vez, induz uma corrente elétrica - "sem partes mecânicas móveis", acrescenta Mannhart.
Modelos anteriores de geradores termoiônicos se mostraram ineficazes por causa do que é conhecido como o "problema espaço-carga", no qual as cargas negativas da nuvem de elétrons que deixa a placa quente impede que outros elétrons também saiam, efetivamente matando a corrente.
Meir e seus colegas contornaram este problema usando um campo elétrico externo para puxar a nuvem de carga para longe da placa quente, o que permitiu que os elétrons se dirigissem sem problemas para a placa fria em um fluxo contínuo - uma corrente elétrica.
Pés no chão
Embora o gerador termoeletrônico seja quatro vezes mais eficiente do que qualquer outro já construído, os pesquisadores afirmam que uma série de desenvolvimentos será necessária antes que eles possam ser aplicados na prática.
"Geradores termiônicos práticos haviam alcançado uma eficiência de cerca de 10%. As previsões teóricas para os nossos geradores termoeletrônicos chegam a cerca de 40%, embora isso seja apenas teórico," observa o professor Mannhart.
"Ficaríamos muito surpresos se houvesse uma aplicação comercial no mercado nos próximos cinco anos, mas se as empresas que estão sedentas por energia reconhecerem o potencial desses geradores, então o desenvolvimento poderá ser mais rápido," completou ele.
Bibliografia:Highly-Efficient Thermoelectronic Conversion of Solar Energy and Heat into Electric Power
S. Meir, C. Stephanos, T. H. Geballe, J. Mannhart
Journal of Renewable and Sustainable Energy
Vol.: 5, Issue 4
DOI: 10.1063/1.4817730
O gerador termoiônico conseguiu finalmente superar o "problema espaço-carga". [Imagem: J Mannhart/MPG]
O nome tem jeitão de ficção científica, mas o sistema de conversão termoiônica de energia já está bem próximo da realidade.
O processo de conversão termoiônica consiste em pegar a energia do calor - como a luz do sol ou o calor da queima de combustíveis fósseis - e convertê-la em eletricidade usando a diferença de temperatura entre duas placas metálicas separadas por um vácuo.
Como convertem calor ou luz diretamente em energia elétrica, os geradores termoiônicos - ou termiônicos - têm um potencial muito grande para aplicações práticas.
Por isso os engenheiros vêm tentando tornar esse princípio prático há mais de meio século, mas com pouco sucesso - até agora.
Stefan Meir e seus colegas do Instituto Max Planck, na Alemanha, desenvolveram uma nova técnica para construir um conversor termoiônico com uma eficiência muito alta.
A equipe chamou seu dispositivo de gerador termoeletrônico.
Gerador termoiônico
O princípio básico dos geradores termoiônicos consiste em usar a diferença de temperatura entre uma placa metálica quente e outra fria para gerar eletricidade.
"Os elétrons são 'evaporados', ou expulsos pela luz da placa quente, e conduzidos para a placa fria, onde se 'condensam'," explicou o professor Jochen Mannhart, coordenador da equipe.
A diferença de carga resultante entre as duas placas gera uma tensão que, por sua vez, induz uma corrente elétrica - "sem partes mecânicas móveis", acrescenta Mannhart.
Modelos anteriores de geradores termoiônicos se mostraram ineficazes por causa do que é conhecido como o "problema espaço-carga", no qual as cargas negativas da nuvem de elétrons que deixa a placa quente impede que outros elétrons também saiam, efetivamente matando a corrente.
Meir e seus colegas contornaram este problema usando um campo elétrico externo para puxar a nuvem de carga para longe da placa quente, o que permitiu que os elétrons se dirigissem sem problemas para a placa fria em um fluxo contínuo - uma corrente elétrica.
Pés no chão
Embora o gerador termoeletrônico seja quatro vezes mais eficiente do que qualquer outro já construído, os pesquisadores afirmam que uma série de desenvolvimentos será necessária antes que eles possam ser aplicados na prática.
"Geradores termiônicos práticos haviam alcançado uma eficiência de cerca de 10%. As previsões teóricas para os nossos geradores termoeletrônicos chegam a cerca de 40%, embora isso seja apenas teórico," observa o professor Mannhart.
"Ficaríamos muito surpresos se houvesse uma aplicação comercial no mercado nos próximos cinco anos, mas se as empresas que estão sedentas por energia reconhecerem o potencial desses geradores, então o desenvolvimento poderá ser mais rápido," completou ele.
Bibliografia:Highly-Efficient Thermoelectronic Conversion of Solar Energy and Heat into Electric Power
S. Meir, C. Stephanos, T. H. Geballe, J. Mannhart
Journal of Renewable and Sustainable Energy
Vol.: 5, Issue 4
DOI: 10.1063/1.4817730
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