Calor produz eletricidade usando papel e lápis

Redação do Site Inovação Tecnológica

É uma verdadeira revolução no campo dos materiais termoelétricos, que prometem gerar uma fonte limpa de energia a partir do calor residual. [Imagem: HZB]

Efeito Seebeck

Os materiais termoelétricos aproveitam diferenças térmicas para gerar eletricidade.

E acaba de ser descoberta uma maneira para fabricar esses materiais de forma econômica e ambientalmente correta usando alguns dos componentes mais simples que se pode imaginar: lápis e papel comuns e uma tinta condutora.

O efeito termoelétrico não tem nada de novo - ele foi descoberto há quase 200 anos por Thomas Seebeck. Se dois metais diferentes forem colocados juntos, e um deles estiver mais quente do que o outro, surge uma tensão elétrica entre eles.

Infelizmente, tão útil quanto pareça - por exemplo, para aproveitar o calor residual da indústria, dos motores de carros e até do corpo humano -, o efeito termoelétrico é extremamente pequeno nos metais comuns. Isso porque os metais não só possuem alta condutividade elétrica, como também uma alta condutividade térmica, de modo que as diferenças de temperatura desaparecem quase imediatamente. Assim, materiais termoelétricos com utilidade prática precisam ter alta condutividade elétrica, mas também baixa condutividade térmica.

Os materiais mais utilizados atualmente são semicondutores inorgânicos, como o telureto de bismuto. No entanto, esses materiais são caros e seu uso só compensa em certas situações. Materiais orgânicos flexíveis, não-tóxicos, baseados em nanoestruturas de carbono, também estão sendo investigados para uso no corpo humano.

Efeito termoelétrico com papel e lápis

Agora, Viktor Brus e seus colegas do Centro Helmholtz de Berlim, na Alemanha, surpreenderam ao mostrar que o efeito termoelétrico pode ser obtido de forma muito mais simples. Usando um lápis normal de grau HB, Viktor recobriu uma pequena área de um papel comum usado em impressoras. A seguir, ele aplicou uma pintura copolimérica transparente e condutora - o material chama-se PEDOT:PSS - sobre o papel já rabiscado.

O que surpreendeu é que os traços do lápis no papel geram uma tensão comparável a outros nanocompósitos muito mais caros usados atualmente em elementos termoelétricos flexíveis. E esta tensão pode ser aumentada em 10 vezes adicionando um pouco de seleneto de índio à grafite do lápis.

"Os resultados também foram surpreendentes para nós," confessou o professor Norbert Nickel. "Mas agora descobrimos uma explicação de por que isso funciona tão bem: o depósito de lápis deixado no papel forma uma superfície caracterizada por flocos de grafite não-ordenados, um pouco de grafeno e argila. Embora isso reduza ligeiramente a condutividade elétrica, o calor é transportado de forma muito menos eficiente."

Esses componentes tão simples poderão ser usados para imprimir geradores termoelétricos em papel que serão extremamente baratos, ambientalmente amigáveis e não-tóxicos. Esses nanogeradores também poderão ser usados em contato com a pele, usando o calor do corpo humano para alimentar sensores ou outros pequenos aparelhos, disse a equipe.

Bibliografia:

Fine Art of Thermoelectricity
Viktor V. Brus, Marc Gluba, Jörg Rappich, Felix Lang, Pavlo D. Maryanchuk, Norbert H. Nickel
ACS Applied Materials & Interfaces
Vol.: 10 (5), pp 4737-4742
DOI: 10.1021/acsami.7b17491