Nanopartculas geram eletricidade para reaes qumicas

Energia

Redação do Site Inovação Tecnológica – 23/06/2021

Eletroqumica autoalimentada

Engenheiros do MIT descobriram uma maneira de gerar eletricidade usando minsculas partculas de carbono simplesmente mergulhando-as em um solvente orgnico.

O lquido extrai eltrons das nanopartculas, gerando uma corrente eltrica que pode ser usada para alimentar reaes qumicas ou para robs em micro ou nanoescala.

“Este mecanismo novo e essa forma de gerar energia completamente nova,” disse o professor Michael Strano. “Esta tecnologia intrigante porque tudo que voc precisa fazer fazer um solvente fluir por um leito dessas partculas. Isso permite que voc faa eletroqumica, mas sem fios.”

Para demonstrar o fenmeno, os pesquisadores usaram a corrente eltrica gerada pelas nanopartculas de carbono para impulsionar uma reao conhecida como oxidao do lcool – uma reao qumica orgnica que importante na indstria qumica.

Nanopartculas geradoras de energia

A nova descoberta deriva de uma pesquisa da equipe sobre nanotubos de carbono, quando eles demonstraram, tambm pela primeira vez, que os nanotubos de carbono podem gerar “ondas termeltricas”. Quando um nanotubo de carbono revestido com uma camada de combustvel, pulsos mveis de calor – ondas termeltricas – viajam ao longo do tubo, criando uma corrente eltrica, o que permite construir uma termobateria.

Isso os levou a descobrir uma caracterstica relacionada aos nanotubos de carbono: Quando parte de um nanotubo revestido com um polmero semelhante ao Teflon, cria-se uma assimetria que torna possvel que os eltrons fluam da parte revestida para a no revestida, gerando uma corrente eltrica. E esses eltrons podem ser capturados submergindo as partculas em um solvente adequado, carente de eltrons.

Foi tentando aproveitar essa eletricidade que eles chegaram no trabalho atual. A equipe primeiro triturou os nanotubos de carbono, transformando-os em uma folha de material semelhante a papel, e ento revestiu um dos lados da folha com um polmero semelhante ao Teflon. A folha ento cortada, criando pequenas partculas, que podem ter qualquer formato ou tamanho – nesta demonstrao inicial, eles fizeram partculas com 250 x 250 micrmetros.

Quando essas partculas so submersas em um solvente orgnico, como o acetonitrila, o solvente adere superfcie no revestida das partculas e comea a puxar os eltrons para fora delas, criando uma corrente eltrica.

A grande vantagem da tcnica alimentar reaes eletroqumicas “de dentro”, sem depender do fornecimento externo de eletricidade.
[Imagem: Albert Tianxiang Liu et al. – 10.1038/s41467-021-23038-7]

Leito recheado

Esta primeira verso das nanopartculas gera cerca de 0,7 volts de eletricidade por partcula, mas elas podem formar matrizes de centenas de partculas dentro de um tubo de ensaio.

Esse “reator de leito recheado” gerou energia suficiente para alimentar uma reao qumica chamada de oxidao do lcool, na qual um lcool convertido em um aldedo ou cetona – normalmente, essa reao no realizada usando eletroqumica porque isso exigiria muita corrente externa.

“Como o reator de leito recheado compacto, ele tem mais flexibilidade em termos de aplicaes do que um grande reator eletroqumico,” disse o pesquisador Ge Zhang. “As partculas podem ser muito pequenas e no requerem nenhum fio externo para conduzir a reao eletroqumica.”

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