Geradores triboelétricos de baixo custo para a captação de energia a partir de pavimentos urbanos
Abstract
A conversão de energia mecânica em energia elétrica por meio de fenômenos triboelétricos tem sido ativamente pesquisada, tendo em vista a crescente demanda energética a nível mundial e a prova dos conceitos e suas aplicações têm sido feita especialmente com tribogeradores nanoestruturados. Por outro lado, devido ao emprego de técnicas e materiais de alto custo na construção desses dispositivos, estes apresentam um custo elevado, o que inviabiliza aplicações em qualquer escala. Neste trabalho, foram construídos três protótipos de tribogeradores de dimensão 6 x 6 cm utilizando PTFE (politetrafluoretileno), náilon (poliamida), Kapton (poliimida) e BOPP (polipropileno biorientado), ambos materiais de baixo custo, a fim de utilizá-los na colheita de energia a partir de pavimentos urbanos. Os protótipos foram construídos em formato sanduíche, tendo uma de suas faces recobertas totalmente com cobre, para que cargas opostas às geradas nas superfícies após a triboeletrização fossem induzidas no metal e, por conseguinte, induzir um fluxo de corrente até uma fonte externa. O primeiro tribogerador foi construído utilizando PTFE e náilon, onde as tensões de saída foram próximas a 120 V. Um segundo tribogerador foi construído utilizando PTFE e Kapton, o qual apresentou maior eficiência obtendo tensão média de saída foi próxima a 171 V. Por fim, o gerador triboelétrico utilizando BOPP foi construído utilizando uma face de BOPP virgem e outra modificada quimicamente com uma solução de KMnO4 em meio ácido. As tensões de saída deste último foram próximas a 163,70 V. Além de medidas de tensão, também foram feitas medidas de caracterização da superfície, como ângulo de contato, energia de superfície e caracterização elétrica através do método de Kelvin. Ambos os protótipos desenvolvidos foram capazes de, em alguns segundos, armazenar energia suficiente para acender diversos LED. Os resultados obtidos neste trabalho demonstram que os tribogeradores desenvolvidos poderão ser aplicados na colheita de energia a partir de pavimentos urbanos para aplicação em dispositivos que demandem baixa densidade enérgica, tais como painéis de LED.