Sapato-gerador produz energia para seu celular

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/08/2011

A força do passo é transferida para o polímero eletroativo por meio de um gel. A eficiência energética do dispositivo alcançou impressionantes 33%.
[Imagem: Kornbluh et al./SRI International]

Colheita de energia

O processo de colheita de energia ganha cada vez mais atenção dos pesquisadores.

Em primeiro lugar, graças ao desenvolvimento de novos materiais capazes de produzir pequenas quantidades de eletricidade a partir de movimentos e vibrações no ambiente, sobretudo os chamados nanogeradores.

Em segundo lugar, porque os aparelhos móveis exigem uma quantidade relativamente modesta de energia em comparação com os equipamentos fixos, o que deixa sua alimentação, ainda que parcialmente, ao alcance de fontes de energia de baixa potência.

Polímeros eletroativos

Roy Kornbluh e seus colegas do Laboratório SRI, nos Estados Unidos, demonstraram agora as possibilidades de um novo material ainda pouco explorado para a coleta de energia do meio ambiente: os polímeros eletroativos, uma categoria dos chamados músculos artificiais.

Os polímeros eletroativos produzem uma corrente elétrica quando são esticados e relaxados. Há vários tipos deles, mas o mais conhecido é o elastômero dielétrico, formado por finas tiras de isolantes elásticos recobertos com eletrodos elásticos.

Eles geram energia separando mecanicamente as cargas elétricas quando o elastômero é esticado e então relaxado - quando a espessura do material aumenta. Isto os torna, em tese, uma espécie de capacitor esticável.

Sapato gerador e energia das ondas

O objetivo foi testar o conceito em aplicações com exigências bastante distintas, de forma a verificar a robustez e a possibilidade de aplicações práticas mais imediatas.

Por exemplo, a geração de energia a partir das ondas do mar exige equipamentos que sejam ao mesmo tempo eficientes e de baixo de custo. E aplicações em pequena escala, como recarregar baterias e alimentar aparelhos pessoais portáteis, exigem dispositivos leves e que possam ser facilmente incorporados no vestuário ou em acessórios pessoais.

A eficiência de 78% torna os polímeros eletroativos uma opção viável para a exploração imediata de energia a partir das ondas. Quando uma onda passa, um braço mecânico pressiona os discos. O elastômero dielétrico é o material preto entre os anéis.
[Imagem: Kornbluh et al./SRI International]

Foram estas as duas aplicações principais desta etapa do estudo, que concluiu que os polímeros eletroativos são atualmente a opção mais viável para a conversão de energia cinética em eletricidade.

O material superou em eficiência, densidade de energia e facilidade de aplicação outros meios de colheita de energia, como geradores eletromagnéticos e cerâmicas piezoelétricas.

Eficiência energética

O sapato gerador, utilizando uma pilha de 20 camadas de filmes de elastômeros dielétricos, gera 0,8 joules (J) por passo, o equivalente a 1 Watt - sua eficiência máxima foi de 0,3 J por passo.

Uma pessoa pesando 80 quilogramas e com uma deflexão máxima do calcanhar de 3 milímetros libera uma energia total líquida de 2,4 J por passo - como o sapato gerador produz 0,8 J por passo, isso representa uma eficiência energética total de 33%, algo impressionante para um dispositivo tão simples.

Os testes mostraram que a energia do sapato é suficiente para recarregar baterias de aparelhos eletrônicos portáteis, assim como para alimentar óculos de visão noturna.

A eficiência foi ainda maior no gerador de energia a partir das ondas, superando os 78%. O gerador experimental produziu 25 J em testes de laboratório, usando 220 gramas de polímero eletroativo - uma densidade de 0,1 J/g.

Segundo os pesquisadores, isto mostra que os polímeros eletroativos já são técnica e economicamente viáveis para uso em equipamentos de geração de energia dos mais variados tipos.

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