No contexto dos desenvolvimentos globais de sustentabilidade, a conversão de calor residual se tornou uma área de foco atraente nos últimos anos. Materiais termoelétricos permitem a utilização desse calor residual para gerar eletricidade. Isso pode ajudar a aumentar a produtividade industrial e proporcionar o desenvolvimento de uma economia verde.
Pesquisadores japoneses da Universidade de Okayama desenvolveram uma estratégia brilhante para gerar fios de nanotubos de carbono do tipo n . Isso pode ser benéfico para a utilização de recursos de nanotubos de carbono na conversão de calor residual de baixa qualidade em eletricidade. Os resultados publicados mostram que a conquista da pesquisa supera uma barreira crítica para dispositivos termoelétricos baseados em nanotubos de carbono utilizados em temperaturas abaixo de 200 °C.
A equipe liderada pelo Professor Associado de Pesquisa Hiroo Suzuki dopou fios de nanotubos de carbono (CNTs) com um composto orgânico estável chamado N-DMBI usando um novo processo com solvente. Esses fios do tipo n podem então ser combinados com fios de CNTs do tipo p, desenvolvidos anteriormente, para criar geradores termoelétricos eficientes e flexíveis.
“Construídos a partir de CNTs, os fios de CNT são muito adequados para aplicações práticas, pois a estrutura semelhante a um fio permite a fabricação de dispositivos termoelétricos flexíveis, como módulos baseados em tecido”, afirma o Dr. Suzuki.
Destaques
- O N-DMBI tem a vantagem de ser pequeno em tamanho molecular. Isso permite uma dopagem eficiente em um tempo inesperadamente curto de 10 segundos.
- Também oferece estabilidade ao ar e a altas temperaturas até 150°C.
- O recozimento Joule dos fios melhora significativamente sua eficiência de dopagem de n.
- Os fios atingiram métricas de desempenho termoelétrico excepcionais, com um fator de potência de 2800, 2390 e 1534 µW m-1 K-2 a 200, 150 e 30 °C, respectivamente.
- Para baixas temperaturas, o o-diclorobenzeno é o solvente mais adequado para dopagem com N-DMBI.
- Um protótipo de módulo flexível do tipo π poderia produzir eletricidade a apenas 55° C com uma diferença de temperatura de 20° C.
“Conseguir gerar energia a baixas temperaturas com pequenas diferenças de temperatura é significativo para o desenvolvimento de módulos termoelétricos que podem aproveitar diversas fontes térmicas, como o calor residual de instalações industriais, a dissipação térmica de veículos e até mesmo o calor corporal”, afirma o Dr. Suzuki.
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Ao habilitar geradores termoelétricos de fio CNT de alto desempenho que podem operar com apenas pequenas diferenças térmicas, como calor corporal. A pesquisa que destaca o fio de nanotubo de carbono tem potencial para coletar calor residual abre caminho para tecnologias inovadoras. Elas podem fornecer energia local para dispositivos vestíveis, sensores de IoT e outras aplicações, ao mesmo tempo em que reduzem o desperdício de energia.
