(Eberhard Grossgasteiger / Unsplash)
Há um grande contraste entre as temperaturas congelantes do espaço e a atmosfera relativamente agradável da Terra, e esse contraste poderia ajudar a gerar eletricidade, dizem os cientistas - utilizando a mesma física optoeletrônica usada em painéis solares.
A diferença óbvia que isso teria comparado com a energia solar é que ela funcionaria durante a noite, uma fonte potencial de energia renovável que poderia continuar funcionando 24 horas por dia e independentemente das condições climáticas.
Os painéis solares são basicamente fotodiodos de grande escala - dispositivos feitos de um material semicondutor que converte os fótons (partículas de luz) provenientes do Sol em eletricidade por elétrons excitantes em um material como o silício .
Neste experimento, os fotodiodos funcionam "para trás": à medida que os fótons sob a forma de radiação infravermelha - também conhecidos como radiação de calor - deixam o sistema, uma pequena quantidade de energia é produzida.
Diagrama mostrando as duas direções que uma corrente pode percorrer em um fotodiodo. (Santhanam & Fan, Phys. Rev. B, 2016)
Desta forma, o sistema experimental tira proveito do que os pesquisadores chamam de "efeito de iluminação negativa" - isto é, o fluxo da radiação de saída à medida que o calor escapa da Terra de volta ao espaço. A configuração explicada no novo estudo usa um semicondutor infravermelho voltado para o céu para converter esse fluxo em corrente elétrica.
"A vastidão do Universo é um recurso termodinâmico", diz um dos pesquisadores , Shanhui Fan, da Universidade de Stanford, na Califórnia.
"Em termos de física optoeletrônica, existe realmente essa simetria muito bonita entre colher radiação e coletar radiação de saída."
É uma sequência interessante para um projeto de pesquisa que a Fan participou no ano passado: um painel solar que pode captar a luz do sol enquanto também permite que o excesso de calor na forma de radiação infravermelha escape para o espaço.
No novo estudo, o processo de "colher energia do céu" pode produzir uma quantidade mensurável de eletricidade, mostraram os pesquisadores - embora, por enquanto, esteja longe de ser eficiente o suficiente para contribuir com nossas redes elétricas.
Nos experimentos da equipe, eles conseguiram produzir 64 nanowatts por metro quadrado (10,8 pés quadrados) de energia - apenas uma gota, mas uma incrível prova de conceito, no entanto. Em teoria, os materiais e condições certos poderiam produzir um milhão de vezes mais que isso: 4 watts por metro quadrado.
"A quantidade de energia que podemos gerar com esse experimento, no momento, está muito abaixo do limite teórico", diz um dos integrantes da equipe , Masashi Ono, de Stanford.
Um esquema da configuração experimental do fotodiodo de infravermelho. (Masashi Ono)
Quando você considera que os painéis solares de hoje são capazes de gerar até 100-200 watts por metro quadrado, isso é obviamente muito distante. Mesmo em sua forma mais inicial, no entanto, pode ser útil manter dispositivos e máquinas de baixa potência funcionando à noite: nem todo dispositivo de energia renovável precisa ligar uma cidade.
Agora que os pesquisadores provaram que isso pode funcionar, o desafio é melhorar o desempenho do dispositivo experimental. Se continuar a mostrar-se promissor, a mesma idéia poderia ser aplicada para capturar energia do calor residual emitido pelo maquinário.
"Tal demonstração de geração direta de energia de um diodo que está voltado para o céu não foi relatada anteriormente", explicam os pesquisadores em seu artigo publicado .
"Nossos resultados apontam para um caminho para a coleta de energia durante a noite diretamente usando a frieza do espaço sideral".
A pesquisa foi publicada na Applied Physics Letters .
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