Na busca por uma fonte de energia verdadeiramente autossustentável, os cientistas da EPFL exploraram o efeito hidrovoltaico, que produz eletricidade através da evaporação da água. Através da engenharia cuidadosa de um nanogerador à base de silício, os pesquisadores conseguiram extrair energia da evaporação pure da água do mar para gerar energia elétrica. Ao contrário dos recursos renováveis existentes, esta inovação pode produzir eletricidade continuamente através de uma interface gás líquido. Usando um arranjo de nanopilares de silício calibrados tanto para o movimento iônico quanto para mecanismos de carga superficial, foi gerada uma produção de energia cinco vezes maior. Este avanço tecnológico é um novo caminho na captação modular de energia, que poderá em breve fornecer energia para dispositivos IoT e tecnologia wearable.
Nanogerador que produz eletricidade contínua a partir da evaporação
A base deste desenvolvimento é o efeito hidrovoltaico, fenômeno produzido quando o líquido flui sobre nanoestruturas carregadas, produzindo energia. Segundo a revista publicada em Comunicações da Naturezaa equipe do Laboratório de Nanociência para Tecnologias Energéticas (LNET) encontrou uma maneira de gerenciar o fluxo de íons em um processo evaporativo, introduzindo um semicondutor de silício acoplado a um conjunto de nanopilares com padrão hexagonal. Com o design de três camadas que separa a evaporação, o transporte de íons e a coleta de carga, os autores encontraram uma maneira de criar energia utilizável passando a água do mar pelas nanoestruturas. Parece que o calor e a luz induzem efeitos de carga superficial, o calor e a luz aumentam a densidade de carga superficial do semicondutor e, assim, aumentam significativamente sua eficiência.
Sensores sem bateria para mar aberto
A única barreira que assola qualquer dispositivo que funcione no oceano é a salinidade da água e a natureza corrosiva que a acompanha. Para tornar estes dispositivos mais práticos e capazes de funcionar num ambiente marinho durante um período de tempo substancial, a equipa da EPFL colocou uma camada protetora de óxido nos seus nanopilares de silício que ajudará a impedir reações químicas indesejadas entre os componentes eletrónicos e a água salgada do mar, o que deteriorará os dispositivos eletrónicos típicos. A durabilidade será importante quando estivermos analisando redes de sensores de baixa potência e sem bateria em campo.
Como a energia hidrovoltaica pode mudar a conectividade
Esta tecnologia poderia ir muito além de ser simplesmente uma demonstração de laboratório. Como um campo elétrico utilizável pode ser gerado por este dispositivo desde que haja evaporação, e não necessita de fonte de energia externa, dependendo apenas do calor e da luz ambiente, este sistema parece perfeito para a IoT, conforme observado na revista publicada na Nature Communications. As redes de sensores de baixo consumo e sem bateria, bem como a tecnologia wearable potencialmente futurista, não estarão mais ligadas às baterias convencionais.
