Muita energia do sol

Gerador de vapor solar produz água limpa com quase 100% de eficiência

Redação do Site Inovação Tecnológica -  04/10/2018´

O aumento de eficiência foi conseguido dobrando o material fototermal padrão conforme a técnica do origami. [Imagem: Seunghyun Hong et al. - 10.1021/acsami.8b07150]

Dessalinização solar

Mais uma vez buscando inspiração no origami, a arte japonesa de dobrar papel, pesquisadores desenvolveram um gerador de vapor solar que se aproxima de 100% de eficiência. Geradores de vapor solar produzem água limpa capturando o calor do Sol, que é usado para evaporar a água do mar, deixando sais e outras impurezas para trás. Então, o vapor é coletado e condensado em água limpa.

Os geradores de vapor solares existentes contêm um material fototérmico plano, que produz calor a partir da luz absorvida. Embora esses dispositivos sejam bastante eficientes, eles ainda perdem energia pela dissipação de calor do material para o ar. Peng Wang e seus colegas da Universidade de Ciência e Tecnologia Rei Abdullah, na Arábia Saudita, melhoraram a eficiência energética remontando tridimensionalmente o material fototérmico. Eles basearam sua estrutura na técnica Miura do origami, que consiste em interligar paralelogramos para formar montanhas e vales, formando uma estrutura 3D. O gerador de vapor solar foi fabricado depositando um composto de nanocarbono - absorvedor de luz - em uma membrana de celulose que foi estruturada com a dobragem Miura.

O dispositivo 3D apresentou uma taxa de evaporação 50% maior do que um dispositivo plano padrão. Além disso, a eficiência da estrutura 3D aproximou-se de 100%, em comparação com 71% para o material 2D.

Em comparação com a superfície plana, os vales do origami captam melhor a luz do Sol, de modo que menos dela se perde por reflexão. Além disso, o calor pode fluir dos vales para as montanhas mais frias, evaporando a água ao longo do caminho, em vez de se perder no ar.

• Vapor solar: energia solar super eficiente

Bibliografia:

Nature-Inspired, 3D Origami Solar Steam Generator toward Near Full Utilization of Solar Energy
Seunghyun Hong, Yusuf Shi, Renyuan Li, Chenlin Zhang, Yong Jin, Peng Wang
Applied Materials and Interfaces
Vol.: 10 (34), pp 28517-28524
DOI: 10.1021/acsami.8b07150

Mais carga solar

Painéis solares de silício negro chegam à fabricação industrial

Redação do Site Inovação Tecnológica -  13/09/2018

 As células e os módulos fotovoltaicos de silício negro são realmente pretos - e sem sinais de danos às delicadas nanoestruturas, mesmo saindo de uma linha de produção industrial. [Imagem: Aalto University]

Silício negro

Brevemente os painéis solares deixarão de ter aquela cor azulada tão típica.

Eles serão pretos, tão pretos que a tecnologia, desenvolvida por pesquisadores da Universidade de Aalto, na Finlândia, já foi chamada de "célula solar buraco negro".

E esses painéis solares não são negros por acaso: Com uma refletância de menos de 1% da luz que incide sobre eles, sua eficiência fica por volta dos 22%, superando os painéis solares de silício tradicional.

A tecnologia é baseada no silício negro, um material com potencial revolucionário, com aplicações que vão da spintrônica aos mantos de invisibilidade termais. A cor preta vem de nanoestruturas construídas sobre o silício, que impedem que a luz escape.

 Apesar dos cantos arredondados, o substrato é silício multicristalino. [Imagem: Aalto University]

Painéis solares de silício negro

E agora não se trata mais de uma curiosidade de laboratório: os primeiros protótipos de painéis solares de silício negro acabam de ser fabricados em uma linha de produção industrial, colocando-os a um passo da comercialização.

A técnica consiste em criar nanoagulhas no silício, gerando uma superfície opticamente perfeita que elimina a necessidade de revestimentos antirreflexo. A produção industrial, no entanto, não foi uma tarefa fácil. "Estávamos preocupados que uma estrutura tão frágil não sobrevivesse à produção em massa de várias etapas, devido ao manuseio inadequado por robôs ou na laminação dos módulos," disse a professora Hele Savin.

Mas deu certo, e os primeiros protótipos recebidos diretamente da fábrica não apresentaram sinais de dano quando foram analisados no laboratório. E, melhor de tudo, eles de fato produzem eletricidade com uma eficiência acima dos 20%.

Embora tenha saído caro fabricar as nanoestruturas, o menor número de etapas e o melhor desempenho do produto final prometem equilibrar os custos totais, facilitando a colocação no mercado dos painéis solares de silício negro.

https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=paineis-solares-silicio-negro-chegam-fabricacao-industrial&id=010115180913#.W5rDofZReUk

Tudo a trezentos mil km

Criada calculadora que faz contas usando apenas luz

Redação do Site Inovação Tecnológica -  31/07/2018

Toda a técnica de fabricação consiste em cruzar os dois tipos de nanofios, para que eles possam interagir com a luz, cada um à sua maneira. [Imagem: He Yang et al. - 10.1126/sciadv.aar7954]

Calculadora de luz

As calculadoras digitais foram uma das primeiras "maravilhas da eletrônica" que a miniaturização colocou nas mãos da maior parte das pessoas.

Agora, conforme caminhamos da eletrônica para a fotônica - a computação que usa luz em vez de eletricidade -, já podemos contar com as primeiras versões de luz desses dispositivos tão práticos.

A primeira calculadora totalmente óptica - que funciona apenas com luz - acaba de ser fabricada por He Yang e seus colegas da Universidade de Aalto, na Finlândia.

Ela ainda não está pronta para ir para as prateleiras, mas a demonstração da fotônica realizando todas as operações lógicas, os blocos básicos de toda a computação, mostra que há de fato um caminho de luz pela frente.

• Processador troca elétrons por luz para ficar mais rápido

Fotônica com semicondutores

Para construir a calculadora, Yang sintetizou dois tipos de nanofios semicondutores, um de fosfeto de índio (InP) e outro de arseneto de alumínio-gálio (AlGaAs).

Os nanofios são tão finos que se comportam como estruturas unidimensionais, funcionando como minúsculas antenas para a luz.

O passo essencial é "pentear" os nanofios depois que eles são sintetizados, o que permite estabelecer os cruzamentos entre eles para permitir que a luz de cada um interfira na luz do outro, a fim de executar os cálculos.

"As estruturas unidimensionais e de barra transversal são o núcleo de nossos cálculos porque permitem que a luz de entrada escolha com qual nanofio ela interage - ou com o fosfeto de índio ou com o arseneto de alumínio-gálio," explicou Yang.

Dependendo da entrada - neste caso a direção da luz polarizada linearmente e seu comprimento de onda - os nanofios interagem ou não com a luz. Na prática, isso é semelhante ao funcionamento das antenas usadas nos antigos receptores de rádio: Eles só recebem sinais quando apontam na direção ideal, tipicamente para cima.

Como a resposta dos diferentes nanomateriais é diferente, a saída de luz da estrutura de nanofios pode ser chaveada com diferentes comprimentos de onda e direções da luz para a realização das operações lógicas - por enquanto, a calculadora fotônica só faz adição e subtração.

• Cálculos matriciais feitos com luz prometem acelerar inteligência artificial

Bibliografia:

Nanowire network-based multifunctional all-optical logic gates
He Yang, Vladislav Khayrudinov, Veer Dhaka, Hua Jiang, Anton Autere, Harri Lipsanen, Zhipei Sun, Henri Jussila
Science Advances
Vol.: 4, no. 7, eaar7954
DOI: 10.1126/sciadv.aar7954