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Uma equipe de pesquisadores, liderada conjuntamente pelo Professor Hyun-Wook Lee e pelo Professor Dong-Hwa Seo da Escola de Energia e Engenharia Química do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), em colaboração com o Professor Seok Woo Lee da Nanyang Technological Universidade em Singapura, alcançou avanços significativos no aproveitamento de fontes de calor de baixa qualidade (<100 °C) para uma conversão eficiente de energia. Seu trabalho inovador se concentra no desenvolvimento de um sistema de Ciclo Eletroquímico Regenerativo Térmico (TREC) altamente eficiente, capaz de converter pequenas diferenças de temperatura em energia utilizável.
Os sistemas convencionais de captação de energia enfrentam desafios quando se trata de utilizar eficazmente fontes de calor de baixa qualidade. No entanto, os sistemas TREC oferecem uma solução atraente, pois integram a funcionalidade da bateria com capacidades de captação de energia térmica. Neste estudo, a equipe de pesquisa investigou o papel dos modos de vibração estrutural para aumentar a eficácia dos sistemas TREC.
Ao analisar como as mudanças nas ligações covalentes influenciam os modos de vibração – afetando especificamente as moléculas estruturais de água – os pesquisadores descobriram que mesmo pequenas quantidades de água induzem fortes vibrações estruturais no modo de alongamento A1g dos ligantes de cianeto. Estas vibrações contribuem substancialmente para um maior coeficiente de temperatura (ɑ) dentro de um sistema TREC. Com base nesses insights, a equipe projetou e implementou um sistema TREC altamente eficiente usando um eletrólito aquoso à base de íons de sódio.
“Este estudo fornece informações valiosas sobre como os modos de vibração estrutural podem melhorar as capacidades de captação de energia dos sistemas TREC”, explicou o professor Hyun-Wook Lee. “Nossas descobertas aprofundam nossa compreensão das propriedades intrínsecas dos análogos do Azul da Prússia reguladas por esses modos de vibração – abrindo novas possibilidades para uma melhor conversão de energia.”
As aplicações potenciais para sistemas TREC são vastas, particularmente em tecnologias vestíveis e outros dispositivos onde existem pequenos diferenciais de temperatura. Ao capturar e converter eficazmente calor de baixa qualidade em energia utilizável, os sistemas TREC oferecem um caminho promissor para o desenvolvimento de baterias secundárias de próxima geração.
Os resultados do estudo foram publicados antes de sua publicação oficial na versão online do Materiais avançados em 3 de julho de 2023. Esta pesquisa recebeu apoio do Fundo de Pesquisa 2023 da UNIST, do Programa Individual de Pesquisa Básica em Ciência e Engenharia e do Centro Nacional de Dados de Pesquisa de Materiais por meio da Fundação Nacional de Pesquisa (NRF) da Coreia, financiado pelo Ministério de Ciência e TIC (MSIT).
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