A pintura de casa está se tornando algo diferente do que costumava ser. Pesquisadores já desenvolveram a tinta fotovoltaica, que pode ser usada para fazer “células solares pintadas”, que capturam a energia do sol e a transformam em eletricidade. Agora, em um novo estudo, pesquisadores criaram a tinta termoelétrica, que capta o calor desperdiçado das superfícies pintadas e o converte em energia elétrica.

“Espero que a técnica de pintura termoelétrica possa ser aplicada à recuperação de calor residual de grandes superfícies de fontes de calor, como prédios, carros e navios”, diz Jae Sung Son, co-autor do estudo e pesquisador do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia de Ulsan (UNIST), na Coréia do Sul.

“Por exemplo, a temperatura do telhado de um edifício e paredes aumenta para mais de 50°C no verão”, explica Son. “Se aplicarmos tinta termoelétrica nas paredes, podemos converter grandes quantidades de calor residual em energia elétrica”.

Praticamente todas as superfícies

A tinta termoelétrica é muito diferente dos materiais termoelétricos convencionais, que são tipicamente fabricados como chips planos e rígidos. Esses dispositivos são então anexados a objetos de forma irregular que emitem calor residual, como motores, usinas e refrigeradores. No entanto, o contato incompleto entre estas superfícies curvas e os geradores termoeléctricos planos resulta em perda de calor inevitável, diminuindo a eficiência.

No novo estudo, pesquisadores da UNIST, do Instituto Coreano de Ciência e Tecnologia (KIST) e do Instituto de Pesquisa de Eletrotécnica da Coréia, abordaram a questão do contato incompleto ao demonstrar que a pintura termoelétrica adere facilmente à superfície de praticamente qualquer forma.

A tinta termoelétrica contém partículas termoelétricas de telureto de bismuto (Bi2Te3), que são comumente usadas em dispositivos termoelétricos convencionais. Os pesquisadores também adicionaram auxiliares de sinterização molecular que, ao serem aquecidos, provocam a coalescência das partículas termoelétricas, aumentando a densidade dessas partículas na pintura juntamente com sua eficiência de conversão de energia.

Geração competitiva de energia

Os pesquisadores demonstraram que a tinta termoelétrica pode ser pintada em uma variedade de superfícies curvas emissoras de calor. Após sinterização durante 10 minutos a 450 ° C, as camadas pintadas formam uma película uniforme com cerca de 50 micrômetros de espessura.

Os ensaios mostraram que os dispositivos pintados com a tinta termoelétrica exibem uma alta densidade de potência de saída (4 mW / cm2 para dispositivos do tipo “in-plane” e 26,3 mW / cm2 para dispositivos do tipo “throughplane”). Esses valores são competitivos com os materiais termoelétricos convencionais e melhores do que todos os dispositivos termoelétricos à base de tintas e pastas.

Além das aplicações termoelétricas tradicionais, os pesquisadores esperam que a tinta termoelétrica tenha o potencial de ser usada em eletrônicos impressos 3D e em arte eletrônica. Os pesquisadores planejam prosseguir nessas aplicações no futuro.