Os cientistas criaram um gerador que utiliza humidade atmosférica e sais polioximetálicos para produzir eletricidade contínua, proporcionando uma forma sustentável de aproveitar energia de baixo valor. Eles estão explorando formas de gerar eletricidade a partir de energia de baixo valor e abundantemente presente no ambiente natural. Surgiu um desenvolvimento inovador: um gerador que aproveita a umidade atmosférica natural e produz um sinal elétrico contínuo.
É importante notar que este é o primeiro gerador de umidade usando materiais de sal metálico de polióxido em nanoescala. A importância desta descoberta aponta para uma nova e promissora via de investigação na utilização sustentável de energia de baixo valor.
As descobertas foram publicadas recentemente na revista Nano Research.
Os pesquisadores seguiram esse caminho para resolver o problema de desempenho inconsistente em dispositivos de conversão de energia. Um problema urgente que estão tentando resolver é a escassez de materiais para gerar eletricidade a partir da umidade atmosférica e as limitações desses materiais. Chen Weilin, professor do Departamento de Química da Northeast Normal University, explicou: "Esperamos compreender o processo de conversão da energia da umidade atmosférica em energia elétrica e o papel dos polioximetalatos na geração de energia da umidade atmosférica."
Saiba mais sobre os polioximetalatos e seu potencial
Os polioximetacrilatos (também conhecidos como POMs) possuem propriedades morfológicas e funcionais únicas que os tornam particularmente úteis para síntese controlada, montagem e estudos de desempenho. Eles são uma classe versátil de materiais moleculares inorgânicos. Os nanomateriais POM podem se automontar para formar estruturas microporosas que podem coletar a umidade atmosférica. Eles também são ecologicamente corretos e altamente estáveis em ambientes de luz, calor e químicos. Os pesquisadores prevêem que se espera que os nanomateriais POM se tornem materiais que utilizem efetivamente a umidade atmosférica.
Os cientistas construíram o POM em aglomerados orgânicos de polioxiânion de amônio. Os aglomerados são montados em geradores de película fina com orifícios em nanoescala chamados microporos, que podem operar na umidade atmosférica. Seu minúsculo gerador POM pode produzir uma tensão de 0,68 V e é muito estável, podendo funcionar continuamente em quase todos os ambientes naturais com umidade atmosférica variando de 10% a 90%.
Mecanismo de funcionamento e aplicações potenciais
O princípio de funcionamento do gerador de umidade atmosférica POM é que os nanoaglomerados de POM absorvem espontaneamente a umidade atmosférica através dos microporos do filme de nanofios POM. Eles formam o gradiente de distribuição da água, que é a base estrutural para a geração de energia. Os fatos comprovam que os geradores POM apresentam alta estabilidade e desempenho contínuo de geração de energia.
A equipe de pesquisa determinou que o dispositivo de geração de energia POM pode coletar efetivamente a umidade atmosférica na natureza e gerar sinais elétricos contínuos por meio da distribuição desigual e do movimento direcional dos íons. Este trabalho fornece novas idéias para a utilização sustentável de energia de baixo valor e também fornece uma nova perspectiva de pesquisa para a química de metais polióxidos.
Há uma necessidade urgente de desenvolver fontes contínuas de energia de baixo valor em ambientes naturais. Em pesquisas anteriores, os cientistas criaram dispositivos que coletam e utilizam energia de baixo valor. No entanto, estes dispositivos têm sido limitados devido à natureza intermitente e instável das fontes de energia de baixo valor. Nos últimos anos, os cientistas fizeram progressos no aproveitamento da energia da umidade atmosférica. No entanto, o gerador POM da equipe é o primeiro gerador de umidade capaz de produzir eletricidade continuamente.
Este revolucionário gerador POM tem muitas aplicações potenciais, como detecção do processo de respiração humana; detecção, registro e alarme de umidade ambiental; combinação com aparelhos elétricos para obter fornecimento contínuo de energia para equipamentos; atendendo às necessidades de energia de vários cenários, etc.
"A revelação mais importante é que através do projeto e modificação de nanomateriais POMs, a geração contínua de energia usando a umidade atmosférica foi alcançada, e as características dos nanomateriais POMs foram usadas para compreender profundamente o mecanismo de geração de energia pela umidade atmosférica." Chen Xiaodong disse.
caminho a seguir
No futuro, os pesquisadores esperam melhorar a eficiência da geração de eletricidade a partir da umidade atmosférica, selecionando e otimizando materiais. Eles também esperam obter uma compreensão mais profunda do processo de geração de eletricidade a partir da umidade atmosférica.
"O objetivo final é alcançar a utilização eficiente dos geradores de umidade e promover o desenvolvimento sustentável da energia e do meio ambiente, explorando mecanismos para otimizar sua eficiência", disse Chen.