Engenheiros Chineses Criam Gerador que Converte Calor Residual em Eletricidade sem Usar nenhuma Peça Móvel

Coordenados pelo professor Guoyao Yu, do Instituto Técnico de Física e Química da China, o projeto, que está em um estágio inicial de desenvolvimento, consiste em um novo gerador que pode converter a energia térmica em elétrica sem nenhuma parte móvel sólida. Ou seja, alcança uma longa vida útil e promete uma eficiência, teoricamente, alta de conversão de calor para eletricidade. A criação foi denominada de nanogerador termoacústico de base líquido-metal (TA-LM-TENG).

Percebendo a necessidade de tecnologias de geração de energia térmica mais confiáveis e que exigissem menos manutenções, os Engenheiros tiveram a ideia de desenvolver o gerador sem partes móveis sólidas. “Hoje, a maioria das tecnologias de geração de energia térmica envolve partes móveis sólidas, o que diminui a confiabilidade dessas tecnologias e torna a manutenção frequente altamente necessária”, explica.

O pesquisador defende que, com o aumento das crises ambientais e energéticas, o desenvolvimento de colhedoras de energia térmica, que possam converter energia térmica de baixa qualidade em energia mecânica ou elétrica, é uma estratégia energética promissora para mitigar estas crises. Assim nasceu o TA-LM-TENG. 

Yu explica que um gerador termoacústico elétrico típico é constituído por um motor térmico termoacústico (TAHE) e um conversor acústico-elétrico. “O primeiro converte energia térmica em acústica (isto é, energia mecânica) via efeito termoacústico, e o segundo converte então energia acústica em energia elétrica via um conversor acústico-elétrico”, resume. Em geral, segundo Yu, esses geradores incluem alternador linear, alto-falante, turbina bidirecional, transdutor piezoelétrico e assim por diante.

No trabalho proposto pelos Engenheiros, o nanogerador TA-LM-TENG funciona, e acordo com o professor, da seguinte maneira: “Ele inclui duas partes: um motor termoacústico e um nanogerador triboelétrico de base líquido-metal (LM-TENG). O motor termoacústico primeiro converte energia térmica em energia acústica via expansão térmica oscilatória e contração de um gás, e o nanogerador triboelétrico à base de metal líquido, depois converte energia acústica em energia elétrica via efeito de acoplamento de eletrificação por contato e indução eletrostática”. 

Esquema do TA-LM-TENG

Como mostrado na figura, ao aquecer o trocador de calor do motor termoacústico, o gás de trabalho no motor começa a oscilar espontaneamente. Essa oscilação empurra a coluna de metal líquido que vai para frente e para trás no tubo em forma de U. Isso faz com que o metal líquido periodicamente mergulhe e se separe de um filme de poli-imida, gerando uma voltagem alternada nos eletrodos. Este é o processo que resulta na extração de energia elétrica do gerador.

O projeto pode ser potencialmente aplicado na recuperação de calor residual, no fornecimento de energia em sistema microeletromecânico, na utilização de energia solar e assim por diante. Como ainda está em estágio inicial de desenvolvimento, Yu considera difícil avaliar sua viabilidade de mercado.

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