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sexta-feira, 25 de fevereiro de 2022

 

Célula a combustível pode capturar até 99% do CO2 do ar

Fonte: www.inovacaotecnologica.com.br




Além de fornecer energia para os motores elétricos, a célula captura o CO2 do ar.
[Imagem: Jeffrey C. Chase/Yan Lab/UD]

Afeição pelo CO2

Engenheiros demonstraram uma maneira de capturar efetivamente 99% do dióxido de carbono (CO2) do ar usando um novo sistema eletroquímico alimentado por hidrogênio.

É um avanço significativo para a captura de dióxido de carbono e pode trazer as mais ecológicas células de combustível para mais perto do mercado.

As células de combustível funcionam convertendo a energia química do combustível diretamente em eletricidade. A equipe estava trabalhando em um tipo delas, conhecido como HEM, sigla em inglês para "membrana de troca de hidróxidos".

Como todas as demais, as células a combustível HEM têm uma deficiência que as mantêm fora do mercado: Elas são extremamente sensíveis ao dióxido de carbono no ar - essencialmente, o CO2 dificulta a respiração da célula de combustível HEM.

Esse defeito reduz rapidamente o desempenho e a eficiência da célula de combustível em até 20%, tornando a célula de combustível não muito melhor do que um motor a gasolina.

Removedor de CO2

Lin Shi e seus colegas da Universidade de Delaware, nos EUA, decidiram enxergar essa deficiência das células HEM com outros olhos: Embora seja um defeito para produzir eletricidade, essa "afeição" pelo CO2 pode torná-las úteis para remoção do dióxido de carbono do ar.

"Quando investigamos o mecanismo, percebemos que as células de combustível estavam simplesmente capturando cada porção do dióxido de carbono que entrava nelas, e elas eram muito boas em separá-lo do outro lado," contou o professor Brian Setzler.

A equipe então criou um dispositivo adicional que guia o fluxo de CO2 capturado por esse mecanismo natural da célula, criando um separador de dióxido de carbono.

Para isso, eles incorporaram a fonte de energia para a captura do dióxido de carbono dentro da membrana de separação. Isso envolveu essencialmente criar um curto-circuito interno.

"É arriscado, mas conseguimos controlar essa célula de combustível em curto-circuito pelo hidrogênio. E, usando essa membrana interna eletricamente em curto, conseguimos nos livrar dos componentes volumosos, como placas bipolares, coletores de corrente ou quaisquer fios elétricos normalmente encontrados em uma pilha de células a combustível," disse Lin Shi.


O dispositivo de captura é muito mais simples do que qualquer célula eletroquímica atual para capturar dióxido de carbono.
[Imagem: Yan Lab/UD]

Carros, submarinos e naves espaciais

O protótipo de célula eletroquímica, medindo 2,5 x 2,5 centímetros, consegue remover continuamente cerca de 99% do dióxido de carbono encontrado no ar, que flui a uma taxa de aproximadamente dois litros por minuto pela célula.

Dimensionada para uma aplicação automotiva, a célula a combustível teria aproximadamente o tamanho de um galão de quatro litros, disse Setzer, mas o dispositivo também poderia ser usado para remover dióxido de carbono em outros lugares.

Por exemplo, a tecnologia pode permitir dispositivos de remoção de dióxido de carbono mais leves e eficientes em naves espaciais ou submarinos, onde a filtragem contínua é crítica.

Bibliografia:

Artigo: A shorted membrane electrochemical cell powered by hydrogen to remove CO2 from the air feed of hydroxide exchange membrane fuel cells
Autores: Lin Shi, Yun Zhao, Stephanie Matz, Shimshon Gottesfeld, Brian P. Setzler, Yushan Yan
Revista: Nature Energy
DOI: 10.1038/s41560-021-00969-5


Acesse o artigo aqui


sábado, 19 de fevereiro de 2022

 

Inovação pode tornar pecuária aliada na redução de emissão de gases de efeito estufa


Fonte: https://news.un.org



        PCI Divulgação - Mais de 50% do PIB do Mato Grosso está relacionado a agricultura e pecuária.


A Atividade pecuária é apontada, muitas vezes, como uma das grandes responsáveis pela mudança climática. Em entrevista à ONU News, de Roma, o diretor do Escritório de Mudanças Climaticas, Biodiversidade e Meio Amiente da Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação, FAO, Eduardo Mansur diz que inovações previstas para o setor podem contribuir com a redução da emissão de metano, importante gás de efeito estufa, e evitar o aumento da temperatura global em até 0,2ºC.

Emissões de metano, liberadas em diversos sistemas de produção agrícola, especialmente na pecuária, são até 28 vezes mais nocivas ao meio ambiente quando comparado com outros gases de efeito estufa.

O alerta do diretor do Escritório de Mudanças Climáticas, Biodiversidade e Meio Ambiente da Organização das Nações Unidas para Agricultura e Alimentação, FAO, Eduardo Mansur disse à ONU News, de Roma, que inovações e acordos, firmados na Conferência sobre Mudança Climática, COP26, no ano passado, podem reverter esse cenário.

Produção sustentável

“40% das emissões de metano que temos saem do setor agrário. Portanto, o desafio que nós temos é ter tecnologias para diminuição das emissões. A boa notícia é que elas existem, para ter uma atividade pecuária de baixo impacto de carbono com uma alimentação que diminua a fermentação entérica de ruminantes, para ter uma produção de arroz em áreas cobertas de água que tenham baixa fermentação e baixa emissão de metano. A redução dentro de uma gestão sustentável do adubo orgânico, incluindo o aproveitamento da fermentação para produção de energia renovável”

O diretor da FAO destacou uma aliança proposta pela União Europeia e Estados Unidos durante a COP26, em Glasgow, na Escócia. O objetivo é reduzir a emissão do gás em 30% até 2030, tanto na criação de gado quanto em outras atividades, como na plantação de arroz em áreas alagadas.

O Compromisso Mundial do Metano já tem a adesão de mais de 100 países, incluindo os principais emissores, como Brasil e México. Segundo dados, o cumprimento do acordo ajudaria a reduzir o aquecimento global em até 0,2ºC até 2050.

              Foto: © FAO/Lena Gubler
Plantação de arroz nas Filipinas.


Adaptação para pequenos produtores

Com mais nações firmando esse compromisso, o desafio é a extensiva implementação das tecnologias, especialmente em países em desenvolvimento, onde a prioridade de pequenos produtores é garantir formas de adaptação aos crescentes desafios com o aquecimento global.

“Nos faltam mecanismos de disseminação de larga escala. O pequeno produtor já trabalha com uma margem de risco muito grande, aumentar riscos em novas tecnologias tem que haver uma compensação, alguma garantia, para que pequenos produtores também participem desse processo de luta contra as mudanças climáticas e produção de baixo impacto. O pequeno produtor, sobretudo em países em desenvolvimento, tem outra preocupação: como se adaptar as condições de mudanças climáticas. Os países vulneráveis necessitam ter apoio para se adaptar a essas condições porque a mudança climática é inevitável, estão acontecendo numa velocidade que estamos vivendo essas mudanças.”

De acordo com Eduardo Mansur, a atividade agrária é responsável por pelo menos um terço das emissões de gases - o metano corresponde por cerca de 40%. Por isso, ele afirma que o setor precisa agir como parte da solução. Mansur também pontua que os fenômenos climáticos impactam diretamente na produtividade e é de interesse da área que sejam mitigados.

O diretor da FAO ressalta que os últimos anos tem batidos recordes nas oscilações de temperatura, desafiando a agricultura em diversos países. Além da pior seca em anos na região do Chifre da África, Mansur afirma que Portugal também observa falta de chuvas, que prejudicam a produção local.

quinta-feira, 17 de fevereiro de 2022


INVENTÁRIO DE MEDIDAS DE APOIO AOS COMBUSTÍVEIS FÓSSEIS DE OCDE - POR PAÍS




Acesse informações técnIcas - AQUI


As novas Notas do País sobre Apoio a Combustíveis Fósseis fornecem acesso on-line interativo aos dados mais recentes do Inventário de Medidas de Apoio a Combustíveis Fósseis da OCDEpor país – identificar e estimar o valor do apoio decorrente de políticas de incentivo à produção ou consumo de combustíveis fósseis. Os webbooks permitem que os usuários baixem, compartilhem e brinquem com os dados. Gráficos interativos permitem a visualização dos dados, em moeda nacional, por beneficiário e por produto energético. Essas Notas de País fornecem, para cada uma das 50 economias cobertas no Inventário, um instantâneo da estrutura do mercado de energia, o estado atual dos preços e impostos da energia e desenvolvimentos e tendências recentes no apoio a combustíveis fósseis. Os dados e notas por país para os países da Parceria Oriental da UE (EaP) foram recolhidos e preparados como parte do Grupo de Ação GREEN.

    

quarta-feira, 16 de fevereiro de 2022

 

Bateria de lítio-oxigênio: Carros elétricos com autonomia de carros a combustão


Fonte: inovacaotecnologica.com.br


Bateria de lítio-ar

Pesquisadores australianos anunciaram a descoberta de uma nova substância que dá um impulso histórico nas tão esperadas baterias de lítio-oxigênio (Li-O2).

Essas baterias, também conhecidas como "lítio-ar", destacam-se pela sua capacidade de armazenar muito mais energia do que as de íons de lítio atualmente existentes. Para isso, elas capturam o oxigênio atmosférico para gerar uma reação química em seu interior no ciclo de descarregamento, e liberam esse oxigênio de volta na hora do recarregamento.

Mas os protótipos têm sofrido com reações parasitas que atrapalham a liberação da energia armazenada, além de diminuírem a vida útil da bateria.

Jinqiang Zhang e seus colegas da Universidade de Tecnologia de Sidnei sintetizaram uma molécula que resolve esses e outros entraves das baterias de lítio-oxigênio, virtualmente colocando-as em nível que daria a um carro elétrico a mesma autonomia que um carro a motor a combustão.


A nova substância altera o mecanismo básico de funcionamento da bateria de lítio-ar.
[Imagem: Jinqiang Zhang et al. - 10.1126/sciadv.abm1899]

A bateria apresentou um aumento de 46 vezes na capacidade de descarga, um diferencial entre a tensão de liberação e a tensão de recarregamento de apenas 0,7 V e um ciclo de vida ultralongo, superior a 1.400 ciclos.

Gráfico mostrando o ganho de liberação de energia e micrografias mostrando o interior da bateria.
[Imagem: Jinqiang Zhang et al. - 10.1126/sciadv.abm1899]

Substância tudo-em-um

A substância desenvolvida pela equipe na verdade altera o mecanismo fundamental de funcionamento da bateria de lítio-oxigênio. O novo mecanismo de extinção/mediação baseia-se nas reações químicas diretas entre a nova substância e o radical superóxido/Li2O2.

"Nós racionalmente projetamos e sintetizamos com sucesso um supressor de radical superóxido multifuncional enxertando dois grupos funcionais redox de mediação ativa 2,2,6,6-tetrametil-1-piperidiniloxi (TEMPO) em um esqueleto de diimida de perileno de extinção ativa (PDI)," detalhou a equipe.

O resultado, de nome extralongo mas que atende bem pela sigla PDI-TEMPO, não apenas extingue quimicamente as espécies de superóxido geradas durante os processos de descarga e recarga, como também atua como um mediador para catalisar a formação e decomposição de Li2O2 na solução eletrolítica e diminuir as diferenças de potencial entre a carga e a descarga.

"A capacidade da próxima geração das baterias de lítio-oxigênio de estender a autonomia entre as cargas seria um salto significativo para a indústria de veículos elétricos. Estamos confiantes de que nossa molécula tudo-em-um pode melhorar drasticamente o desempenho das baterias de lítio-oxigênio e permitir que as baterias de lítio-oxigênio de nova geração sejam práticas," disse o professor Guoxiu Wang, coordenador da equipe.


Veja o artigo da pesquisa - AQUI


Bibliografia:

Artigo: A long-life lithium-oxygen battery via a molecular quenching/mediating mechanism
Autores: Jinqiang Zhang, Yufei Zhao, Bing Sun, Yuan Xie, Anastasia Tkacheva, Feilong Qiu, Ping He, Haoshen Zhou, Kang Yan, Xin Guo, Shijian Wang, Andrew M. McDonagh, Zhangquan Peng, Jun Lu, Guoxiu Wang
Revista: Science Advances
Vol.: 8, Issue 3
DOI: 10.1126/sciadv.abm1899

quinta-feira, 10 de fevereiro de 2022

 

Reator de fusão nuclear bate recorde de energia

quarta-feira, 9 de fevereiro de 2022

 

Hidrogênio verde com energia solar, agora 3.000 vezes mais barato


Fonte: www.inovacaotecnologica.com.br



Na nova célula, a camada de catálise consiste em ionômeros e catalisadores.
[Imagem: KIST]

Sem platina e sem titânio

Pesquisadores da Coreia do Sul criaram um novo tipo de membrana que pode ser a inovação que faltava para viabilizar a eletrólise da água usando energias renováveis, para produzir o tão esperado hidrogênio verde.

As células a combustível usam o hidrogênio para produzir eletricidade diretamente, liberando apenas água como subproduto, o que as torna promissoras para aplicações que vão dos veículos elétricos e fontes de energia residenciais até grandes usinas. Ou então o gás pode ser queimado diretamente, com uma combustão absolutamente livre de fumaças e gases de efeito estufa.

Acontece que a quase totalidade do hidrogênio é fabricada hoje pela reforma do metano presente no gás natural, com uma pesada pegada de carbono. Por isso, há um campo de pesquisa muito ativo para o desenvolvimento de novas tecnologias de eletrólise da água, que pode extrair o hidrogênio da água usando energia verde, evitando totalmente a emissão de gases de efeito estufa.

O maior empecilho à viabilização comercial dessas células, ou reatores, está em uma membrana que permite a passagem dos núcleos de hidrogênio: Elas são caras porque usam o metal nobre platina nos eletrodos e titânio na placa de separação.

Nanjun Chen e seus colegas do Instituto de Ciência e Tecnologia da Coreia (KIST) criaram agora uma membrana que dispensa totalmente a platina e ainda troca o titânio pelo muito mais barato ferro.

Levando em conta o preço do catalisador e do material separador, o custo de fabricação da membrana, que é a alma da célula de eletrólise, é reduzido em aproximadamente 3.000 vezes em comparação com os custos atuais.


A unidade pode produzir hidrogênio verde usando eletricidade renovável.
[Imagem: Nanjun Chen et al. - 10.1039/D1EE02642A]

Recorde de desempenho

A equipe obteve uma alta condutividade iônica e elevada durabilidade do material em condições alcalinas aumentando a área de superfície específica interna da membrana.

O protótipo apresentou uma durabilidade de mais de 1.000 horas de operação e atingiu um novo recorde de desempenho de uma unidade de eletrólise de água, alcançando 7,68 A/cm2.

Isso é cerca de seis vezes mais do que o desempenho dos materiais de troca aniônica existentes e cerca de 1,2 vez o da cara tecnologia atual, com platina e titânio (6 A/cm2).

Outro fator crucial da pesquisa é que a membrana também pode funcionar ao reverso, operando no interior das células a combustível, que pegam o hidrogênio e produzem eletricidade, de forma igualmente limpa.

"O material que desenvolvemos tem um alto potencial de aplicação como material central não apenas para eletrólise da água, mas também para células de combustível de hidrogênio, utilização de captura de carbono e células de combustível de amônia direta, que são a próxima geração da indústria de hidrogênio," disse o professor Young Lee, coordenador da equipe.

Bibliografia:

Artigo: High-performance anion exchange membrane water electrolyzers with a current density of 7.68 A cm-2 and durability of 1000 h
Autores: Nanjun Chen, Sae Yane Paek, Ju Yeon Lee, Jong Hyeong Park, So Young Lee, Young Moo Lee
Revista: Energy & Environmental Science
DOI: 10.1039/D1EE02642A


Veja o artigo clicando aqui


sexta-feira, 4 de fevereiro de 2022

 

BATERIAS PARA QUE? 

ESSA STARTUP CAPTURA A ENERGIA QUE ESTÁ "NO AR"

Fonte: www.capitalreset.com

Brasileira IBBX desenvolve sensores que geram eletricidade a partir de ondas eletromagnéticas, dispensando pilhas e reduzindo o lixo eletrônico


Fones de ouvido sem fio são um dos maiores hits tecnológicos dos últimos tempos. A expectativa é que mais de 150 milhões de pares sejam vendidos este ano. Até 2025, o total deve alcançar 750 milhões.

São produtos descartáveis. Depois de dois ou três anos de uso, a bateria perde a capacidade de armazenar carga. Os componentes são minúsculos, e muitas vezes colados, o que torna o conserto impraticável. Os fones morrem esquecidos em alguma gaveta.

Mas a transmissão de eletricidade à distância, uma ideia que tem mais de cem anos, promete aumentar a vida útil de eletrônicos de consumo, reduzir a montanha de lixo eletrônico gerada anualmente e ser parte essencial da ‘internet das coisas’.

Fones de ouvido como os Airpods ou Galaxy Buds poderiam, em tese, ter baterias ainda menores, que só seriam utilizadas de vez em quando: na maior parte do tempo, eles funcionariam com a eletricidade “do ar”.

Ambientes como escritórios e casas estão inundados por sinais sem fio – basta observar o número de redes disponíveis quando você tenta conectar seu computador à internet.

Circuitos com pequenas antenas, não muito diferentes das usadas nos celulares, coletam essas ondas eletromagnéticas e as transformam em eletricidade.

A quantidade gerada ainda não é suficiente para manter funcionando um smartphone ou um laptop, mas pode ser perfeitamente adequada para bilhões, potencialmente trilhões de sensores interconectados que vão criar a internet das coisas.

Baterias tradicionais de íons de lítio são grandes, caras, duram pouco e são pouco sustentáveis, mas a expectativa é que essa energia dispersa por aí possa transformar em realidade a visão de cidades ou fábricas inteligentes.

Em Capivari, no interior de São Paulo, o cofundador da IBBX Inovação, Luiz Fernando Destro, acredita ter encontrado uma maneira única de resolver o problema.

Made in Capivari

A técnica da IBBX aproveita a energia eletromagnética do ambiente para fazer funcionar sensores e pequenos equipamentos eletrônicos.

Depois de mais de nove anos desenvolvendo a tecnologia e montando a equipe, a IBBX agora está demonstrando como capturar a energia à nossa volta.

Destro aposta em dois impactos.

O primeiro é transformar em realidade a internet das coisas, começando pela indústria. 

O segundo é ambiental. “Essa reciclagem da energia vai evitar o uso de bilhões de baterias”, diz ele.

O foco inicial da IBBX são sensores de monitoramento de grandes máquinas. Hoje, elas são submetidas a medições periódicas, feitas por um ser humano.

Os sensores da IBBX ficam acoplados às máquinas e transmitem dados continuamente e não precisam estar plugados na tomada. Um deles nem sequer tem bateria. Outro, um pouco maior, leva uma bateria muito menor que uma convencional.

A IBBX já instalou mais de 1.500 sensores e conta com empresas como Confibra e BRF como clientes.

A empresa já recebeu investimento de cerca de US$ 2,5 milhões em capital de risco, e o plano agora é buscar uma série A de cerca de US$ 5 milhões.

O dinheiro será usado para expandir o negócio tanto do ponto de vista comercial quanto na ciência básica.

A IBBX tem 11 pedidos de patentes depositados, no Brasil e no exterior, e licenciar a tecnologia para os gigantes da tecnologia de consumo está no radar da companhia, ainda que no longo prazo.

Interesse renovado

A competição para encontrar soluções semelhantes à da startup é grande – inclusive por parte de nomes conhecidos.

Na primeira semana do ano, a Samsung foi um dos destaques da Consumer Electronics Show, maior vitrine para novidades tecnológicas do mundo, com um controle remoto que nunca precisa ser carregado.

É a segunda versão do produto. A anterior, apresentada ano passado, usava só um mini painel fotovoltaico. Agora, parte da eletricidade vem das ondas de radiofrequência coletadas dentro de casa – como o sinal do WiFi, por exemplo.

Batizado de Eco Remote, o aparelho vai evitar o uso e descarte de 99 milhões de pilhas AAA em sete anos, diz a empresa.

Questionado sobre o anúncio da Samsung, Destro sorri e diz que já fez um protótipo parecido dois anos atrás.

Num vídeo que circulou amplamente nas redes sociais, a IBBX mostra um celular sendo carregado magicamente com a cacofonia das ondas magnéticas que cobrem a Avenida Paulista.

Mas o foco da IBBX e de suas rivais é o mundo corporativo, onde as baterias são menores e a necessidade, mais urgente.

A Wiliot, uma startup americano-israelense, recebeu um aporte de US$ 200 milhões do Visionfund, do Softbank. A empresa desenvolve uma espécie de etiqueta inteligente que é vendida em rolos e pode ser colada em itens que precisam ser rastreados – pense num armazém.

A americana Atmosic desenvolveu um chip que gera energia suficiente para fazer funcionar um teclado sem fio somente com as ondas eletromagnéticas que nos cercam num escritório.

A diferença da IBBX para essas startups, afirma Destro, é o tipo de frequência que se tenta capturar. As estrangeiras se concentram majoritariamente em altas frequências, como as tipicamente usadas por redes WiFi.

Já a IBBX se concentra em frequências mais baixas, que são mais comuns em ambientes fabris e têm a vantagem de contar com um alcance mais longo. Uma potencial aplicação da tecnologia, diz Destro, é no monitoramento remoto da agricultura.

Corrida do lítio

O interesse por sistemas de “eletricidade sem fio” deve crescer nos próximos anos por dois principais motivos.

O primeiro é a competição crescente por lítio, um dos ingredientes fundamentais da maioria das baterias. Embora o elemento seja abundante no planeta, a onda da eletrificação está causando um aperto jamais visto nos estoques.

Estima-se que a produção não acompanhe a demanda pelos próximos dez anos.

O outro motivo é a sustentabilidade. Das 54 milhões de toneladas de lixo eletrônico geradas em 2019, segundo a ONU, apenas cerca de 17% foram coletadas e recicladas corretamente.

Os AirPods, da Apple, líderes de vendas na categoria sem fio, são virtualmente impossíveis de consertar. Quem os envia para a empresa para substituir a bateria recebe de volta um novo par. (A Apple afirma que os AirPods são reciclados.)

Se aparelhos maiores, como smartphones, já não são reciclados, o problema tende a ser muito mais grave com sensores menores que uma caixa de fósforos.

“A verdade é que existe muita energia perdida no mundo”, diz Destro. “Já estamos pagando a conta ambiental [do lixo eletrônico].”