Ciência e Engenharia de Materiais: Energia

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segunda-feira, 19 de outubro de 2020

Preparação de eletrocatalizadores com bactéria

19 outubro

 





Resumo: A fim de aumentar a eficiência da cinética em sistemas de conversão de energia, cientistas conseguiram isso desenvolvendo um eletrodo que, quando corroído por bactérias, se obteve alta eficiência.



As bactérias redutoras de sulfato (BSR) têm sido um tanto problemático para estruturas metálicas no mar, pois elas as corroem. Porém, a ciência aproveita essas bactérias para dar a elas outros usos, como redução de hidrocarbonetos do petróleo, limpeza de solos contaminados e basificação de águas ácidas de minas.


O desprendimento do oxigênio é de grande importância em vários sistemas de conversão de energia, incluindo baterias recarregáveis de metal-ar e dispositivos de eletrólise de água. No entanto, por causa da cinética lenta é necessário eletrocatalisadores altamente eficientes, como os nanocompósitos à base de metais nobres, que apresentam excelente atividade, mas por suas reservas limitadas e alto custo os fazem inviável.


Ao corroer o aço carbono, os BSRs produzem sulfetos de ferro e óxidos de ferro (hidroxi), que possuem potencial para o desprendimento de oxigênio, mas existem poucos estudos sobre a indução por corrosão de eletrodos de biofilme. Vendo isso, os cientistas se inspiraram no comportamento desses microrganismos para preparar compostos de Ni-Fe altamente ativos por corrosão na presença de BSR anaeróbico.


Os pesquisadores viram que o eletrodo que prepararam (Ni (Fe) OOH - FeSx), formado pela corrosão, tinha alta atividade para o desprendimento de oxigênio no eletrólito alcalino, e que com apenas 220 mV obtiveram a densidade de corrente de referência de 10 mA cm−2. De acordo com seus estudos, essa alta atividade vem do efeito sinérgico entre as espécies de oxihidróxido e sulfeto de ferro.


Este trabalho, ao incluir diferentes ramos da ciência, espera promover a multidisciplinaridade em projetos subsequentes.


A pesquisa está publicada na revista Nature.







Referência:

Yang, H., Gong, L., Wang, H. et al. Preparation of nickel-iron hydroxides by microorganism corrosion for efficient oxygen evolution, Nature Communications, 08 de outubro, 2020; DOI: 10.1038/s41467-020-18891-x


Redação: Dennis Gonzales - UNILA
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quinta-feira, 27 de agosto de 2020

Nova tecnologia em transistores, uma economia enorme de energia

27 agosto

 

Resumo: Hoje em dia as pessoas utilizam continuamente certos dispositivos eletrônicos, como computadores portáteis, telefones e relógios inteligentes. Para seu uso contínuo, é necessário o abastecer com grandes quantidades de energia, e grande parte dela é perdida.



Os transistores são utilizados na maioria dos circuitos eletrônicos, ou seja, é o componente principal dos dispositivos eletrônicos modernos. A procura por um transistor com maior eficiência energética levou o professor Adrian Ionescu e sua equipe ao Laboratório de Dispositivos Nanoeletrônicos de EPFL (Nanolab) e realizar uma série de projetos com o objetivo de criar uma tecnologia eletrônica para dispositivos portáteis que seja similar em eficiência aos neurônios humanos, já que estas consumem 20 watts de energia (três vezes menos que o foco médio das casas) e podem realizar tarefas de maior complexidade que um computador, como ser capaz de analisar uma informação proporcionada por nossos sentidos e gerar processos inteligentes de tomada de decisões.


Esta equipe desenvolveu um transistor de tamanho nanométrico com materiais semicondutores compreendido por capas 2D de diseleniuro de tungstênio (WSe2) e diseleniuro de estanho (SnSe2), conhecido como um transistor de túnel 2D/2D, o qual cumpre o mesmo papel que os transistores convencionais, porém usa muito menos energia. Ao testar este novo transistor, viram que isto estabeleceria um novo padrão para a eficiência energética no processo de comutação digital, pois apresentou um rendimento maior e menor necessidade de fornecimento de voltagem que um transistor padrão.


Esta nova tecnologia opera a 300mV (milivolts), um valor muito próximo ao que necessitam os neurônios, 100mv. Assim, convertendo em 10 vezes mais em eficiência que um transistor padrão. Nenhum outro componente eletrônico que existe hoje se aproxima a este nível de eficiência.


Projetos aplicados a tecnologias portáteis e chips para IA de última geração ainda são objetos de laboratório e é preciso muita pesquisa para poder fabricar um produto em escala industrial.


Referência:

V. Geneux. Transistor sets a new standard for energy efficiency, EPFL News, 12 de maio, 2020; DOI: 10.1038/s41699-020-0142-2


Redação: Dennis Gonzales - UNILA
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