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Terras raras elevam eficiência de material termoelétrico em 25%
18/03/2011
http://www.jornaldaciencia.org.br/Detalhe.jsp?id=76801
O grande problema é que os materiais termoelétricos ainda são ineficientes.<BR><BR>
<P>Materiais termoelétricos são capazes de converter diferenças de temperatura diretamente em eletricidade - um fenômeno conhecido como efeito Seebeck - e, inversamente, convertem a eletricidade diretamente em diferenciais de temperatura - um fenômeno conhecido como efeito Peltier.</P>
<P>Todas as usinas termoelétricas transformam calor em eletricidade, seja o calor da queima de carvão, gás natural, biomassa ou mesmo o calor gerado pelo decaimento de substâncias radioativas, como acontece nas usinas nucleares.</P>
<P>Nessas usinas, contudo, o calor é usado para gerar vapor d'água, que é usado para gerar uma turbina, que por sua vez aciona um gerador, que finalmente produz a eletricidade. O material termoelétrico - uma chapa sólida feita com uma liga metálica especial - elimina todos esses passos, transformando diretamente o calor em eletricidade. E, usando o efeito Peltier, eles são usados para a construção de geladeiras de estado sólido, que dispensam motores, compressores e tubulações de gás.</P>
<P>Eficiência dos materiais termoelétricos</P>
<P>O grande problema é que os materiais termoelétricos ainda são ineficientes. A Nasa gosta muito deles para uso no espaço, onde os ganhos em simplicidade e peso superam largamente as perdas com a ineficiência - sondas como Voyager, Pioneer, Galileo, Cassini e Viking, todas tiraram ou tiram proveito dos efeitos Seebeck e Peltier.</P>
<P>Mas aplicações mais terrenas ainda estão na agenda. Por exemplo, o calor desperdiçado pelo motor de um carro pode ser convertido em eletricidade para recarregar as baterias ou mesmo para substituir os alternadores.</P>
<P>Um dos grupos mais bem estudados entre os materiais termoelétricos é chamado TAGS, uma sigla com a inicial do símbolo químico dos elementos usados para formar a liga: telúrio, antimônio, germânio e prata.</P>
<P> </P>
<P>Terras raras</P>
<P>Agora, a equipe do Dr. Evgenii Levin descobriu que a adição de apenas 1% de um elemento do grupo das terras raras - cério ou itérbio - melhora o desempenho do material termoelétrico TAGS em 25%. As razões para tamanha melhoria ainda estão por ser entendidas, mas os cientistas teorizam que a quantidade mínima do elemento de terras raras é suficiente para afetar a estrutura cristalina da liga, otimizando seu efeito Seebeck.</P>
<P>É sobre isso que eles vão se debruçar agora: quando descobrirem o que exatamente causa o efeito, eles poderão encontrar formas de ampliá-lo ou de procurar por outros elementos ou compostos capazes de aumentar ainda mais o efeito termoelétrico.</P>
<P>Em última instância, o grupo quer descobrir qual é a estrutura cristalina de um material termoelétrico "ideal" - onde ideal significa uma eficiência em torno dos 20%, um nível que se acredita suficiente para viabilizar aplicações industriais e domésticas. (Inovação Tecnológica)</P>
<P>Materiais termoelétricos são capazes de converter diferenças de temperatura diretamente em eletricidade - um fenômeno conhecido como efeito Seebeck - e, inversamente, convertem a eletricidade diretamente em diferenciais de temperatura - um fenômeno conhecido como efeito Peltier.</P>
<P>Todas as usinas termoelétricas transformam calor em eletricidade, seja o calor da queima de carvão, gás natural, biomassa ou mesmo o calor gerado pelo decaimento de substâncias radioativas, como acontece nas usinas nucleares.</P>
<P>Nessas usinas, contudo, o calor é usado para gerar vapor d'água, que é usado para gerar uma turbina, que por sua vez aciona um gerador, que finalmente produz a eletricidade. O material termoelétrico - uma chapa sólida feita com uma liga metálica especial - elimina todos esses passos, transformando diretamente o calor em eletricidade. E, usando o efeito Peltier, eles são usados para a construção de geladeiras de estado sólido, que dispensam motores, compressores e tubulações de gás.</P>
<P>Eficiência dos materiais termoelétricos</P>
<P>O grande problema é que os materiais termoelétricos ainda são ineficientes. A Nasa gosta muito deles para uso no espaço, onde os ganhos em simplicidade e peso superam largamente as perdas com a ineficiência - sondas como Voyager, Pioneer, Galileo, Cassini e Viking, todas tiraram ou tiram proveito dos efeitos Seebeck e Peltier.</P>
<P>Mas aplicações mais terrenas ainda estão na agenda. Por exemplo, o calor desperdiçado pelo motor de um carro pode ser convertido em eletricidade para recarregar as baterias ou mesmo para substituir os alternadores.</P>
<P>Um dos grupos mais bem estudados entre os materiais termoelétricos é chamado TAGS, uma sigla com a inicial do símbolo químico dos elementos usados para formar a liga: telúrio, antimônio, germânio e prata.</P>
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<P>Terras raras</P>
<P>Agora, a equipe do Dr. Evgenii Levin descobriu que a adição de apenas 1% de um elemento do grupo das terras raras - cério ou itérbio - melhora o desempenho do material termoelétrico TAGS em 25%. As razões para tamanha melhoria ainda estão por ser entendidas, mas os cientistas teorizam que a quantidade mínima do elemento de terras raras é suficiente para afetar a estrutura cristalina da liga, otimizando seu efeito Seebeck.</P>
<P>É sobre isso que eles vão se debruçar agora: quando descobrirem o que exatamente causa o efeito, eles poderão encontrar formas de ampliá-lo ou de procurar por outros elementos ou compostos capazes de aumentar ainda mais o efeito termoelétrico.</P>
<P>Em última instância, o grupo quer descobrir qual é a estrutura cristalina de um material termoelétrico "ideal" - onde ideal significa uma eficiência em torno dos 20%, um nível que se acredita suficiente para viabilizar aplicações industriais e domésticas. (Inovação Tecnológica)</P>