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Grande avanço no infravermelho pode levar à energia solar à noite

Usando tecnologia semelhante aos óculos de visão noturna, os pesquisadores desenvolveram um dispositivo que pode gerar eletricidade a partir da radiação térmica.


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A cada dia que passa são desenvolvidas novas pesquisas nas universidades do mundo todo. Dessa forma novas tecnologias surgem para tornar a geração de energia solar cada vez mais eficiente e acessível para a população.


Seguindo essa vertente, entende-se que a radiação solar aquece significativamente a crosta terrestre durante o dia, mas essa energia é perdida na frieza do espaço quando o sol se põe.


Agora, pesquisadores da Escola de Engenharia de Energia Fotovoltaica e Renovável da UNSW Sydney testaram com sucesso um dispositivo capaz de converter calor infravermelho em energia elétrica.


A equipe, incluindo membros do ARC Center of Excellence in Exciton Science, usou um dispositivo de geração de energia chamado 'diodo termo-radiativo', que é semelhante à tecnologia dos óculos de visão noturna.


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O artigo, que pode ser lido em sua totalidade (em inglês) em ACS Publications diz: "Embora existam previsões teóricas promissoras para sua aplicação na geração de energia no céu noturno e na recuperação de calor residual, os limites tecnológicos atuais não foram explorados. Aqui, medimos explicitamente as características eletro-ópticas dos fotodiodos de HgCdTe (Cádmio Mercúrio Telureto) em uma faixa de energias de banda em ambas as operações termorradiativas e fotovoltaicas, apoiadas por cálculos teóricos que incluem processos críticos não radiativos. Com um diferencial de temperatura de apenas 12,5 °C, medimos um pico de densidade de potência elétrica termorradiativa de 2,26 mW/m2 para um fotodiodo que emite perto de 4,7 μm, com uma eficiência radiativa estimada de 1,8%. Nossos resultados destacam a necessidade de alcançar altas eficiências radiativas com semicondutores de infravermelho médio para cumprir a promessa de geração de energia termorradiativa."


O investigador associado da Exciton Science, Nicholas Ekins-Daukes, líder da equipe de pesquisa, disse: "No final do século 18 e início do século 19, descobriu-se que a eficiência dos motores a vapor dependia da diferença de temperatura entre o motor. Dessa forma nasceu o campo da termodinâmica."


"Os mesmos princípios se aplicam à energia solar - o sol fornece a fonte quente e um painel solar relativamente frio na superfície da Terra fornece um absorvedor de frio. Isso permite que a eletricidade seja produzida.


"No entanto, quando pensamos na emissão infravermelha da Terra para o espaço sideral, agora é a Terra que é o corpo comparativamente quente, com o vasto vazio do espaço sendo extremamente frio."


"Pelos mesmos princípios da termodinâmica, também é possível gerar eletricidade a partir dessa diferença de temperatura: a emissão de luz infravermelha no espaço."

O pesquisador norueguês Rune Strandberg explorou pela primeira vez a possibilidade teórica de tal dispositivo, e pesquisadores da Universidade de Stanford estão investigando abordagens alternativas para capturar energia térmica à noite.


A quantidade de energia produzida através deste novo teste é pequena, sendo a proximadamente equivalente a 0,001% de uma célula solar, mas a prova de conceito é significativa.


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“Geralmente pensamos na emissão de luz como algo que consome energia, mas no infravermelho médio, onde todos brilham com energia radiante, mostramos que é possível extrair energia elétrica”, disse Nicholas.


"Ainda não temos o material milagroso que fará do diodo termorradiativo uma realidade cotidiana, mas fizemos uma prova de princípio e estamos ansiosos para ver o quanto podemos melhorar esse resultado nos próximos anos."


A equipe agora está animada para passar para a próxima fase de pesquisa na criação e refinamento de seus próprios dispositivos para aproveitar o poder da noite e receber potenciais parceiros do setor.


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Tradução de Elise Gomes.


Story Source: Materials provided by ARC Centre of Excellence in Exciton Science. Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

  1. Michael P. Nielsen, Andreas Pusch, Muhammad H. Sazzad, Phoebe M. Pearce, Peter J. Reece, Nicholas J. Ekins-Daukes. Thermoradiative Power Conversion from HgCdtTe Photodiodes and Their Current–Voltage Characteristics. ACS Photonics, 2022; DOI: 10.1021/acsphotonics.2c00223