A ideia de extrair água potável da umidade do ar é uma ideia antiga, mas a utilização dessa umidade atmosférica para a geração de eletricidade é um conceito relativamente novo.
Já se conhecia a possibilidade desse feito com praticamente qualquer material, bastando criar uma matriz precisa de pequenos orifícios nele, essencialmente formando uma espécie de nuvem artificial. Devido ao tamanho reduzido de cada orifício, as moléculas de água, ao passarem de um lado para o outro, colidem com as bordas desses orifícios. Quando apenas um lado do material fica exposto ao ar, ele é bombardeado com um maior número de moléculas eletricamente carregadas em comparação com a parte interna, resultando em um desequilíbrio de cargas semelhante ao que ocorre em uma nuvem. Isso efetivamente cria uma espécie de bateria que pode gerar eletricidade enquanto houver umidade no ar.
Agora, pesquisadores liderados por Tuo Ji, da Universidade Tsinghua, na China, conseguiram fazer com que esse processo funcione de maneira contínua, fornecendo eletricidade sem interrupções.
Eles utilizaram polioxometalatos (POMs), uma classe de materiais que possui características especiais em sua morfologia e propriedades funcionais, tornando-os altamente adequados para síntese controlada, montagem e pesquisa de desempenho. Esses materiais inorgânicos moleculares têm a capacidade de se autoorganizar para formar estruturas microporosas, ideais para a captação de umidade atmosférica. Além disso, são ecologicamente corretos e apresentam grande estabilidade mesmo em ambientes adversos.
A equipe construiu aglomerados orgânicos de polioxoânion de amônio usando POMs, resultando em filmes finos com poros em escala nanométrica, que funcionam como geradores de energia. Esse protótipo produz uma tensão de 0,68 V, é altamente estável e opera de forma contínua em ambientes quase naturais, com níveis de umidade atmosférica variando de 10% a 90%.
A equipe confirmou que o gerador de energia POM eficazmente captura a umidade atmosférica natural e gera sinais elétricos contínuos devido à distribuição desigual e ao movimento direcional dos íons no gradiente de água que se forma no filme.
Embora o rendimento ainda seja modesto, a equipe destaca que, mesmo nessa fase inicial, esse gerador possui várias aplicações promissoras. Isso inclui seu uso na detecção de processos respiratórios humanos, no monitoramento e alarme de níveis de umidade ambiental, bem como na integração com dispositivos elétricos para fornecer energia de forma contínua.
O professor Weilin Chen enfatiza: “A mensagem mais crucial é que conseguimos atingir a geração contínua de energia a partir da umidade atmosférica por meio da concepção e modificação de nanomateriais POMs, e entendemos profundamente o mecanismo subjacente da geração de energia a partir da umidade atmosférica, aproveitando as propriedades dos nanomateriais POMs”.
No futuro, a equipe está focada em melhorar a eficiência da geração de energia a partir da umidade atmosférica, por meio da seleção criteriosa e da otimização dos nanomateriais. Chen conclui: “Nosso objetivo final é alcançar a utilização eficaz dos geradores de umidade para promover o desenvolvimento sustentável da energia e do meio ambiente, explorando mecanismos que maximizem a eficiência desses geradores”.
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