Os litorais do mundo escondem um tesouro energético largamente inexplorado: a diferença de salinidade entre a água do mar e a água doce.
Em um artigo recente na revista Nano Energy, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Illinois Urbana-Champaign revelou um avanço empolgante no campo da nanotecnologia: um dispositivo nanofluídico capaz de converter o fluxo iônico em energia elétrica utilizável.
“Embora nosso projeto ainda seja um conceito nesta fase, ele é bastante versátil e já mostra um grande potencial para aplicações de energia”, disse Jean-Pierre Leburton, professor de engenharia elétrica e de computação da U. of I. e líder do projeto. “Começou com uma pergunta acadêmica – ‘Um dispositivo de estado sólido em nanoescala pode extrair energia do fluxo iônico?’ – mas nosso projeto superou nossas expectativas e nos surpreendeu de várias maneiras.”
O dispositivo projetado pelo grupo de Leburton é um semicondutor em nanoescala que capitaliza o arrasto de Coulomb entre os íons em movimento e as cargas elétricas no dispositivo.
À medida que os íons fluem por um canal estreito, as forças elétricas induzem movimento nas cargas do dispositivo, gerando assim tensão e corrente elétrica.
"Surpreendentemente, as simulações revelaram que o dispositivo funcionava igualmente bem, independentemente de as forças elétricas serem atrativas ou repulsivas. Tanto íons com carga positiva quanto com carga negativa contribuíram para o arrasto de Coulomb.
“Igualmente digno de nota, nosso estudo indica que há um efeito de amplificação”, disse Mingye Xiong, estudante de pós-graduação do grupo de Leburton e principal autor do estudo. “Como os íons em movimento são tão grandes em comparação com as cargas do dispositivo, os íons transmitem grandes quantidades de impulso às cargas, amplificando a corrente subjacente.”
O estudo também destacou que esses efeitos são independentes da configuração específica do canal e da escolha dos materiais, desde que o diâmetro do canal seja estreito o suficiente para manter a proximidade entre íons e cargas.
Os pesquisadores agora estão em processo de patentear suas descobertas, explorando como as matrizes desses dispositivos podem ser dimensionadas para uma geração prática de energia.
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“Acreditamos que a densidade de potência de um conjunto de dispositivos pode igualar ou exceder a das células solares”, disse Leburton. “E isso sem mencionar as aplicações potenciais em outros campos, como detecção biomédica e nanofluídica.”
Em resumo, o projeto do dispositivo nanofluídico oferece uma perspectiva emocionante para aproveitar uma fonte de energia abundantemente disponível nos litorais do mundo, representando um passo significativo em direção a soluções mais sustentáveis e inovadoras.
O estudo foi publicado na revista Sciencedirect.
