Converter calor em eletricidade com um lápis e papel

É verdade que cada vez se fala mais em produzir eletricidade a partir de fontes limpas, económicas e acessíveis. Mas, e que tal gerar eletricidade apenas com um lápis e papel?

Os materiais termoelétricos podem usar diferenças térmicas para gerar eletricidade e há já investigações nessa área.

Existe agora uma forma mais económica de produzir eletricidade recorrendo às diferenças térmicas. Ferramentas económicas, como um lápis, papel de fotocópia e tinta condutora, podem ser usadas como materiais termoelétricos.

Na verdade, estes materiais são suficientes para converter uma diferença de temperatura em eletricidade, através do efeito termoelétrico. Esta realidade foi agora demonstrada por uma equipa no Helmholtz-Zentrum de Berlim.

Efeito Seebeck

O efeito termoelétrico foi descoberto há quase 200 anos por Thomas J. Seebeck: se dois metais de diferentes temperaturas forem reunidos, estes podem desenvolver uma tensão elétrica. Este efeito permite que o calor residual seja convertido parcialmente em energia elétrica. Esse calor residual é um subproduto de quase todos os processos tecnológicos e naturais, como nas centrais elétricas ou os eletrodomésticos, até mesmo no corpo humano. É também uma das fontes de energia mais subutilizadas do mundo.

Efeito minúsculo

Temos de enquadrar, contudo, a quantidade, isto porque embora seja útil, também é extremamente pequena a reação nos metais comuns. Isso ocorre porque os metais não só possuem alta condutividade elétrica, como também uma alta condutividade térmica, de tal forma que as diferenças de temperatura desaparecem imediatamente.

Os materiais termoelétricos precisam de ter baixa condutividade térmica, apesar da alta condutividade elétrica. Os dispositivos termoelétricos feitos de materiais semicondutores inorgânicos, como o telureto de bismuto, já estão a ser usados ​​hoje em certas aplicações tecnológicas. No entanto, tais sistemas de materiais são caros e o seu uso só compensa em determinadas situações.

Os investigadores estão a explorar se os materiais orgânicos flexíveis e não tóxicos, baseados em nanoestruturas de carbono, por exemplo, também podem ser usados ​​no corpo humano.

A equipa liderada pelo Prof. Norbert Nickel mostrou agora que o efeito pode ser obtido de forma muito mais simples: recorrendo a um lápis normal de grau HB, cobriram uma pequena área de um papel de fotocópia comum com lápis; como um segundo material, aplicaram uma pintura co-polimérica transparente e condutora (PEDOT: PSS) na superfície.

Os traços do lápis no papel forneceram uma tensão elétrica comparável a outros nanocompósitos muito mais caros, que são usados ​​atualmente para elementos termoelétricos flexíveis. E essa tensão pode ser aumentada dez vezes, adicionando seleneto de índio à grafite do lápis.

A equipa investigou filmes de revestimento de grafite e copolímeros, usando um microscópio eletrónico de espetroscopia Raman.

Os resultados também foram surpreendentes para nós, mas agora encontramos uma explicação de isto funcionar tão bem: o depósito de lápis deixado no papel forma uma superfície caracterizada por flocos de grafite não ordenados, algum grafeno e argila. Embora isso reduza ligeiramente a condutividade elétrica, o calor é transportado muito menos efetivamente.

Referiu o Prof. Norbert Nickel.

Mas isto poderá ser usado no futuro?

Na verdade, estes simples materiais podem ser usados no futuro para imprimir sobre o papel componentes termelétricos extremamente baratos, ambientalmente amigáveis ​​e não tóxicos. Tais componentes minúsculos e flexíveis também podem ser usados ​​diretamente no corpo e podem usar o calor do corpo para operar dispositivos ou sensores pequenos.

Poderemos ter aqui uma hipotética fonte de energia para os gadgets que cada vez mais usamos.

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