Nanomaterial transforma radiação nuclear diretamente em elet

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ajosemor
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Nanomaterial transforma radiação nuclear diretamente em elet

Mensagem por ajosemor » quinta abr 03, 2008 2:49 pm

nanomaterial transforma radiação nuclear diretamente em eletricidade

redação do site inovação tecnológica
01/04/2008

há pouco mais de uma semana, cientistas alcançaram o maior avanço nos materiais termoelétricos nos últimos 50 anos (veja materiais termoelétricos têm eficiência aumentada em 40%). esses materiais são capazes de transformar diretamente o calor em eletricidade.

radioatividade em eletricidade

agora, pesquisadores de outros dois laboratórios, anunciaram ter descoberto uma forma de aumentar drasticamente o rendimento de materiais capazes de transformar radioatividade - e não calor - diretamente em eletricidade.

a descoberta poderá alterar totalmente o projeto das centrais nucleares, tornando-as menores, mais simples e mais baratas. hoje essas usinas usam o calor da fissão nuclear para aquecer água, que se transforma em vapor, que faz girarem turbinas, que acionam geradores, que geram a eletricidade. o novo material converte a radiação diretamente em eletricidade.

segundo os pesquisadores liviu popa-simil e claudiu muntele, os materiais que eles estão desenvolvendo são capazes de gerar 20 vezes mais energia a partir do decaimento radioativo do que os materiais termoelétricos disponíveis.

nanomaterial

materiais capazes de converter radioatividade em eletricidade já foram utilizados em várias sondas espaciais nos anos 1960 e 1970. contudo, esses materiais nunca foram eficientes o suficiente para aplicações em larga escala, principalmente em reatores nucleares.

o advento da nanotecnologia permitiu que os pesquisadores desenvolvessem um nanomaterial à base de nanotubos de carbono. fatias de nanotubos são recobertas com uma película de ouro e circundadas com hidreto de lítio, um material largamente utilizado em baterias recarregáveis.

as partículas radioativas que atingem a camada de ouro empurram uma grande quantidade de elétrons em direção à camada de nanotubos de carbono, que os coleta e transporta com grande eficiência. a seguir, os elétrons atingem a camada de hidreto de lítio, de onde se dirigem aos eletrodos, permitindo que a corrente elétrica flua.

centrais nucleares e sondas espaciais

em operação criogênica, o nanomaterial atinge um rendimento de até 99%. em ambiente real, os pesquisadores asseguram que ele é capaz de gerar até 1 kw/h por cm3, contra 0,2 kw/h por cm3 dos materiais anteriores.

apesar do entusiasmo gerado pela descoberta, e de já terem aberto uma empresa para comercializar seu invento, os pesquisadores afirmam que o projeto de usinas nucleares não é algo que se altere da noite para o dia, e que eles acreditam que o novo material radioelétrico somente será utilizado em centrais nucleares dentro de uma década.

contudo, com rendimentos no nível de 1 kw/h por cm3, o novo nanomaterial passa a se tornar interessante também para outras aplicações, inclusive móveis, como o abastecimento de navios, submarinos e até trens. sem contar uma nova geração de sondas e robôs espaciais.
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Re: Nanomaterial transforma radiação nuclear diretamente em elet

Mensagem por xptosempre » terça mai 19, 2009 6:20 pm

podias-me indicar as fontes do teu post? este assunto parece ser interessante

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ajosemor
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Re: Nanomaterial transforma radiação nuclear diretamente em elet

Mensagem por ajosemor » quarta mai 20, 2009 12:28 pm

aqui http://www.inovacaotecnologica.com.br

onde esta semana se pode ler entre outros o seguinte artigo:
bateria a ar pode durar 10 vezes mais que baterias de lítio
redação do site inovação tecnológica
19/05/2009
bateria a ar pode durar 10 vezes mais que baterias de lítio
diagrama da bateria a ar tipo stair. o oxigênio do ar reage com íons de lítio no interior do material poroso de carbono para liberar as cargas elétricas.[imagem: university of st andrews]

engenheiros da universidade st. andrews, no reino unido, desenvolveram um novo tipo de bateria que utiliza o ar ambiente para substituir um dos componentes químicos utilizados nas baterias de lítio atuais.

a nova "bateria a ar" eleva em até 10 vezes a capacidade de armazenamento de energia em comparação com as baterias atuais e poderá ser mais barata, já que substitui o óxido de lítio por uma estrutura de carbono.

fontes de energia limpa

os pesquisadores esperam ter a bateria pronta para comercialização em cerca de dois anos, o que poderá criar uma nova geração de veículos elétricos e viabilizar fontes alternativas de energia limpa, como a energia solar e a energia eólica.

com baterias mais eficientes, a energia captada durante os momentos de ventos fortes e durante o dia poderá ser armazenada para liberação durante os momentos de calmaria e à noite, transformando os geradores solares e eólicos em fontes de suprimento contínuo de eletricidade.

substituindo óxido de lítio por oxigênio do ar

a maior capacidade de armazenamento de energia da nova bateria deve-se à adição de um componente que utiliza o oxigênio retirado do ar atmosférico durante o descarregamento, quando a bateria está sendo utilizada. o oxigênio substitui um dos compostos químicos utilizados nas baterias recarregáveis atuais.

sem precisar conter o composto químico em seu interior, o novo design oferece mais energia para o mesmo volume de bateria. a redução do tamanho e do peso das baterias é um dos elementos necessários para viabilizar definitivamente os veículos elétricos.

a bateria a ar, batizada de stair (saint andrews air), deverá ser mais barata do que as atuais baterias recarregáveis. isto porque o novo componente é feito de carbono poroso, que é muito mais barato do que o óxido de lítio-cobalto utilizado hoje.

"nosso objetivo é ter um incremento de 5 a 10 vezes na capacidade de armazenamento, o que está além do horizonte para as baterias de íons de lítio," diz o professor peter bruce, coordenador do projeto. "nossos resultados estão sendo muito encorajadores e já superaram largamente nossas expectativas."

a grande descoberta da equipe do professor bruce foi usar o oxigênio do ar como reagente, em vez de incluir na bateria os compostos químicos necessários à reação.

funcionamento da bateria a ar

as baterias recarregáveis de lítio atuais são formadas por um eletrodo negativo, feito de grafite, um eletrólito orgânico e um eletrodo positivo, feito de óxido de lítio-cobalto. o lítio é retirado do composto do eletrodo positivo durante o carregamento da bateria e reinserido nele quando sua energia está sendo consumida. ou seja, a capacidade de armazenamento de energia dessas baterias é limitada pelo eletrodo de óxido de lítio-cobalto (0,5 li/co, 130 mahg-1).

os pesquisadores substituíram o óxido de lítio-cobalto por um eletrodo poroso de carbono, permitindo que os íons de lítio reajam com o oxigênio do ar. os resultados iniciais, quando os pesquisadores descobriram que poderiam criar uma bateria recarregável desta forma, mostraram uma capacidade de 1.000 mili-amp/hora por grama de carbono (ma/hours/g). os resultados agora apresentados já revelam uma capacidade de 4.000 ma/hours/g.

embora os dois designs sejam muito diferentes, a capacidade de energia da bateria a ar equivale a um incremento de 8 vezes quando comparada com a bateria de um telefone celular.

o oxigênio, que é capturado do ar atmosférico por uma superfície da bateria exposta ao ar, reage no interior dos poros do material de carbono para liberar a energia contida na bateria. além do oxigênio do ar ser de graça, a esponja de carbono pode ser fabricada de forma muito barata mesmo hoje, quando ainda não há ganhos de escala.

o projeto de pesquisa que levou à criação da bateria a ar já consumiu dois anos de trabalho e está planejado para durar outros dois, quando os pesquisadores esperam ter um produto pronto para a comercialização.
saudações
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