Cientistas nos EUA Eles demonstraram experimentalmente a possibilidade de produzir eletricidade usando a diferença de temperatura entre a Terra e o espaço. O estudo, publicado na Applied Physics Letters, informou que os físicos conseguiram gerar 64 nanowatts de energia por metro quadrado de instalação, uma quantidade pequena, mas notável.

A versão padrão das células solares é um fotodiodo, um dispositivo semicondutor que gera corrente quando os fótons são irradiados de uma fonte aquecida para uma temperatura mais alta. No entanto, é possível realizar em certo sentido o esquema inverso, no qual um fotodiodo com temperatura mais alta interage através da radiação com uma superfície fria. Neste caso, diz-se que o diodo está em um estado de iluminação negativa.

Os físicos, há vários anos, mostraram que sob condições ideais e absorção apenas em uma faixa estreita, a eficiência da produção de energia tende a uma eficiência marginal em motores térmicos, definida pelo teorema de Carnot.

A radiação da terra

Em geral, a energia pode ser gerada em todas as situações em que há um fluxo de calor de um corpo mais quente para um menos quente. O usual neste caso é a conversão da energia da radiação solar em eletricidade na superfície de uma Terra relativamente mais fria. No entanto, pode-se também usar a radiação da própria Terra, caso em que o resto do Universo será o corpo frio, a temperatura média na qual é determinado pelos fótons da CMB é de aproximadamente 2,7 Kelvin.

O uso da luminescência infravermelha de corpos na Terra permite criar potencialmente fontes de energia renovável que operam de acordo com os mesmos princípios que os painéis solares, mas operam à noite.

Em um estudo conduzido por Shanhui Fan, da Universidade de Stanford, a produção de energia elétrica usando um fotodiodo voltado para o céu noturno foi experimentalmente demonstrada pela primeira vez. “Demonstramos experimentalmente a geração de energia elétrica diretamente da frieza do Universo”, escrevem os cientistas.

Os autores usaram radiação em comprimentos de onda de 8 a 13 mícrons, para os quais a atmosfera é transparente. Como resultado, eles conseguiram gerar uma corrente elétrica com uma potência de aproximadamente 64 nanowatts por metro quadrado de instalação. A eficiência de conversão de energia foi de 2,3 × 10% -5%. Tais valores estão associados à correspondência imperfeita dos parâmetros do diodo utilizado e à janela de transparência atmosférica, além de outros efeitos parasitários.

Baixo, mas teoricamente útil

Os pesquisadores construíram um modelo teórico que leva em conta tanto as perdas na atmosfera quanto a não idealidade do diodo. Como resultado, eles concluem que o limite teórico de tais instalações é de aproximadamente 4 watts por metro quadrado, ou seja, aproximadamente um milhão de vezes mais do que foi mostrado no trabalho atual.

Apesar do fato de que é significativamente menor do que a geração de células solares modernas, para os quais valores típicos estão no nível de 100-200 watts por metro quadrado, o uso de iluminação negativa em teoria deve ser suficiente para muitos dispositivos trabalhar à noite. Outro uso desta tecnologia pode ser o uso de calor dissipado por partes de máquinas aquecidas.

Recentemente, pesquisadores ensinaram a fotomantriz a gerar energia simultaneamente da luz gravada e corrigi-la. Além disso, cientistas demonstraram a possibilidade de converter luz em eletricidade em sistemas naturais não vivos, alguns tipos de solo e crostas minerais que se formam na superfície de pedras em um clima seco e quente.

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