Os cientistas alcançaram um avanço inovador em células termofotovoltaicas que podem revolucionar o armazenamento de calor.

Pesquisadores da Universidade de Michigan estão se aproximando da eficiência máxima teórica para converter calor em eletricidade, aproximando-se de aplicações práticas de rede e prometendo avanços significativos na tecnologia de armazenamento de calor.

Baterias de calor: transformando o armazenamento de energia renovável

A geração de energia solar e eólica nem sempre está alinhada com os padrões de consumo, necessitando de soluções eficazes de armazenamento de energia.

Andrej Lenert, professor associado de engenharia química na Universidade de Michigan, disse: “À medida que incorporamos frações maiores de energias renováveis ​​para atingir as metas de descarbonização, precisamos de custos mais baixos e durações mais longas de armazenamento de energia”.

Baterias de calor podem armazenar energia renovável intermitente intermitente durante os horários de pico de produção e convertê-la em eletricidade posteriormente, usando uma versão térmica de células solares conhecidas como células termofotovoltaicas.

Células termofotovoltaicas: conversão eficiente de energia

As células termofotovoltaicas, semelhantes às células solares, convertem a radiação eletromagnética em eletricidade, mas usam fótons infravermelhos de menor energia.

O novo dispositivo atinge uma eficiência de conversão de energia de 44% a 1435°C, superando a eficiência anterior de 37%.

Stephen Forrest, Distinguido Professor Universitário de Engenharia Elétrica Peter A. Franken da Universidade de Michigan, explicou: “É uma forma passiva de bateria.

“Ao contrário das células eletroquímicas, não necessita de mineração de lítio, evitando a concorrência com o mercado de veículos elétricos.

“Ao contrário do armazenamento hidrelétrico, ele pode ser implantado em qualquer lugar sem a necessidade de fonte de água.”

Armazenamento de calor econômico e simplificado

Numa bateria de calor, as células termofotovoltaicas envolvem um bloco de material aquecido a mais de 1000°C.

Esta temperatura pode ser alcançada passando eletricidade de fontes renováveis ​​através de um resistor ou absorvendo o excesso de calor dos processos industriais.

“Usar eletricidade para aquecer algo é simples e barato em comparação com baterias de íons de lítio. Essa abordagem fornece acesso a diversos materiais para armazenamento térmico”, explicou Lenert.

Otimizando a captura de fótons

A 1435°C, cerca de 20-30% dos fótons térmicos emitidos pelo material de armazenamento têm energia suficiente para gerar eletricidade em células termofotovoltaicas.

A chave foi otimizar o material semicondutor para capturar uma gama mais ampla de energias de fótons.

Para evitar a perda de energia dos fótons fora do alcance do semicondutor, os pesquisadores desenvolveram uma estrutura de “ponte aérea” com uma fina camada de ar e um refletor dourado.

Este projeto captura fótons com energias adequadas para o semicondutor e reflete outros de volta ao material de armazenamento para reemissão.

Uma melhoria recente envolvendo duas pontes aéreas melhorou a eficiência do projeto e ampliou a faixa de temperatura útil para baterias de calor.

Forrest expressou otimismo em relação à tecnologia de armazenamento de calor: “Ainda não atingimos o limite de eficiência.

“Estou confiante de que alcançaremos mais de 44% e nos aproximaremos de 50% de eficiência em breve.”

A equipa da Universidade de Michigan solicitou proteção de patente e está à procura de parceiros para levar esta tecnologia ao mercado, com o objetivo de transformar o armazenamento de calor e apoiar a crescente dependência de fontes de energia renováveis.

Fonte: Innovation News Network

Disponível em: https://www.innovationnewsnetwork.com/thermophotovoltaic-cells-breakthrough-achieves-44-heat-storage-efficiency/47824/