Uma nova forma de armazenar o calor do Sol: nanotubos de carbono

Uma nova forma de armazenar o calor do Sol

SITE INOVAÇÃO TECNOLÓGICA. Uma nova forma de armazenar o calor do Sol. 28/07/2011. Online. Disponível em www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=armazenar-calor-do-sol. Capturado em 30/07/2011.

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/07/2011

Nanotubos de carbono são combinados com um composto chamado azobenzeno para criar um sistema que captura e armazena o calor do Sol. [Imagem: Grossman/Kolpak]

Cientistas do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT), anunciaram o desenvolvimento de uma tecnologia que usa nanotubos de carbono para armazenar a energia solar "indefinidamente", de forma química.

Este é um objetivo longamente perseguido pelos cientistas, uma vez que a energia solar poderá ser captada e armazenada para uso quando o Sol não estiver brilhando.

O armazenamento em baterias não é viável em larga escala, devido aos elevados custos e à capacidade limitada das baterias atuais.

Armazenamento termoquímico

Jeffrey Grossman e Alexie Kolpak partiram então para o armazenamento do calor captado do Sol de forma química - além de não apresentar um "limite de carregamento", como as baterias elétricas, ao contrário dessas, o material químico não se descarrega ao longo do tempo.
O problema com essa abordagem é que, até agora, os compostos químicos usados para converter a energia solar em energia química e armazená-la degradam-se depois de alguns poucos ciclos de carga e descarga, ou usam o raro e caro metal rutênio. E, ainda assim, não são nada eficientes.
Os dois pesquisadores criaram uma solução alternativa usando nanotubos de carbono, combinados com um composto chamado azobenzeno.
As moléculas resultantes, sintetizadas dentro de nanomoldes para dar-lhes formato e ajustar sua estrutura física, "ganha novas propriedades que não estão presentes nos materiais separados," afirmam os pesquisadores.

Bateria de calor recarregável


O armazenamento termoquímico da energia solar utiliza uma molécula cuja estrutura se altera quando exposta à luz do Sol, podendo permanecer estável nessa nova estrutura de forma praticamente indefinida.

Esquema de funcionamento do sistema de armazenamento de calor do Sol na forma termoquímica. [Imagem: Kolpak/NanoLetters]

Quando a energia é necessária, a molécula é forçada a voltar ao seu estado natural, seja por um catalisador, uma alteração de temperatura ou mesmo um disparo de luz. Ao retornar à sua estrutura anterior, a energia armazenada é liberada na forma de calor.
Ou seja, os pesquisadores criaram uma bateria de calor recarregável, combinando a captura da energia e seu armazenamento em um mesmo material.

Densidade energética


O novo material não apenas é muito mais barato - ao substituir o rutênio por carbono - como também é muito mais eficiente no armazenamento de energia por volume, mostrando-se 10.000 vezes mais eficiente do que os materiais desenvolvidos até agora.
Isso faz com que o armazenamento termoquímico atinja uma densidade energética similar à das baterias de íons de lítio.
Ainda assim, o material não é eficiente para qualquer uso.
O processo parece promissor para aplicações onde o calor é necessário diretamente, uma vez que, para a geração de eletricidade, seria necessário o uso de outro processo de conversão, usando materiais termoelétricos ou produzindo vapor para acionar um gerador.
Isso diminuiria bastante a eficiência geral do sistema.

Bibliografia:

Azobenzene-Functionalized Carbon Nanotubes As High-Energy Density Solar Thermal Fuels
Alexie M. Kolpak, Jeffrey C. Grossman
Nano Letters
Vol.: Article ASAP
DOI: 10.1021/nl201357n