Gerador termoiônico reinventado fica 7 vezes mais eficiente

Redação do Site Inovação Tecnológica 

A equipe está trabalhando para inserir o gerador em um pacote fechado a vácuo para que ele possa ser usado em condições reais, fora do laboratório.[Imagem: Elsevier]

Reinvenção

Uma tecnologia usada para alimentar satélites artificiais que foi abandonada décadas atrás acaba de ser reinventada, recebendo uma melhoria simples que pode torná-la adequada não apenas para voltar ao espaço, mas também para transformar calor em eletricidade aqui na Terra.

Essa reinvenção foi possível porque Hongyuan Yuan, da Universidade de Stanford, nos EUA, substituiu os metais usados nos antigos conversores termoiônicos por grafeno.

O resultado foi um aumento na eficiência do gerador de quase 7 vezes.

Conversor de energia termoiônico

O conversor de energia termoiônico (CET) pode converter o calor em eletricidade de forma mais eficiente e sem a necessidade de equipamentos grandes e caros dos geradores tradicionais. A tecnologia foi desenvolvida na década de 1950 para uso em programas espaciais, mas ninguém havia conseguido até agora aproveitar o fenômeno da emissão termiônica para que a tecnologia pudesse ser aplicada à produção de eletricidade industrial.

"Os conversores termoiônicos poderiam não só ajudar a tornar as centrais elétricas mais eficientes e, portanto, ter um menor impacto ambiental, mas também poderiam ser aplicados em sistemas distribuídos, como as células solares. No futuro, prevemos que seja possível gerar de 1 a 2 kW de eletricidade a partir de caldeiras de água, o que poderia parcialmente alimentar a sua casa," disse Yuan.

O CET é composto por dois eletrodos, um emissor e outro coletor, separados por um pequeno espaço sob vácuo. A equipe substituiu o tungstênio tradicionalmente usado no coletor por grafeno.

Foi o suficiente para tornar o conversor 6,7 vezes mais eficiente na conversão de calor em eletricidade a 1.000º C - sua eficiência na conversão de energia é de 9,8%.

Trabalho a fazer

A tecnologia, contudo, ainda não está pronta para ser usada em usinas geradoras de energia ou nas casas - o protótipo não funciona em ambiente normal, devido à necessidade do vácuo entre as camadas. A equipe já está trabalhando para colocá-lo em um pacote fechado a vácuo para testar a confiabilidade e a eficiência da tecnologia em aplicações reais.

"Este protótipo é apenas o primeiro passo - há muito mais a fazer," disse o professor Yuan. "Mas nossos resultados até agora são promissores e refletem um casamento feliz entre a moderna ciência dos materiais e uma tecnologia de energia antiquada, que fornece uma rota para relançar o campo da conversão de energia termoiônica".

Bibliografia:

Back-gated graphene anode for more efficient thermionic energy converters
Hongyuan Yuan, Daniel C. Riley, Zhi-Xun Shen, Piero A. Pianetta, Nicholas A. Melosh, Roger T. Howe
Nano Energy
Vol.: 32, February 2017, Pages 67-72
DOI: 10.1016/j.nanoen.2016.12.027