Termoeletricidade bate recorde na reciclagem de energia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/06/2019

O recorde da métrica ZT era de 1,0. O novo material atingiu 1,7. [Imagem: Burton et al. - 10.1002/aenm.201900201]

Termoelétrico impresso em 3D

A termoeletricidade, a tecnologia capaz de converter o calor em eletricidade, bateu um novo recorde.

Essa tecnologia é promissora para a chamada "reciclagem de energia", em que o calor residual de máquinas e equipamentos pode ser reconvertido em eletricidade, em vez de gastar mais eletricidade para resfriá-los.

Pesquisas anteriores já haviam demonstrado que um material chamado seleneto de estanho (SnSe), um composto de estanho (Sn) e selênio (Se), tem alto potencial como material termoelétrico. O problema é que os métodos necessários para sua fabricação exigem muita energia e, portanto, são caros.

Agora, Matthew Burton, da Universidade Swansea, no Reino Unido, desenvolveu uma técnica de baixo custo, inspirada na impressão 3D, para produzir o seleneto de estanho, e produzi-lo em grandes volumes, o que é ideal para a indústria.

O produto é o material termoelétrico de melhor desempenho registrado até o momento, com um fator de eficiência otimizado em 70% em comparação ao recorde anterior.

Métrica ZT

A eficiência no desempenho dos materiais termoelétricos é medida em termos de ZT, uma expressão numérica para comparar diversos materiais ou dispositivos do mesmo tipo. O valor de ZT é calculado multiplicando o coeficiente de Seebeck ao quadrado pela temperatura de operação e pela condutividade elétrica, e dividindo tudo pela condutividade termal do material.

O novo material apresentou um ZT de 1,7, contra o recorde anterior de 1,0. Em termos mais simples, isto significa uma taxa de eficiência na conversão de calor em eletricidade de 9,5%, em comparação com 4,5% para o melhor da categoria até agora.

"Mais trabalho é necessário, mas nosso trabalho já mostra que essa técnica, combinando eficiência e economia, pode ser muito atraente para indústrias intensivas em energia," disse o professor Matt Carnie, citando como exemplo a indústria do aço, que consome quantidades enormes de eletricidade, grande parte da qual sai do processo na forma de calor, sem nenhum aproveitamento.

Bibliografia:

3D Printed SnSe Thermoelectric Generators with High Figure of Merit
Matthew R. Burton, Shahin Mehraban, David Beynon, James McGettrick, Trystan Watson, Nicholas P. Lavery, Matthew J. Carnie
Advanced Energy Materials
DOI: 10.1002/aenm.201900201