Un mineral perovskit poate transforma energia solară, căldura şi energia cinetică în electricitate, în acelaşi timp

Oamenii de știință au descoperit că un mineral de un anumit tip are capacitatea să extragă energie din mai multe surse regenerabile în același timp, transformând energia solară, căldura și energia cinetică în energie electrică.

Mineralul este de tipul perovskit, o familie de minerale având o structură cristalină specifică, și este pentru prima dată când cercetătorii au identificat un astfel de mineral care poate converti energia solară, căldura și energia cinetică în energie electrică la temperatura camerei.

Din moment ce primul panou solar pe bază de perovskit a fost inventat în anul 2009, mineralele perovskit au fost considerate materialul viitorului în domeniul tehnologiilor de producere a energiei electrice din surse regenerabile.

Panourile solare pe bază de perovskit s-au dovedit mai ieftine și mai eficiente decât panourile solare obişnuite pe bază de siliciu, randamentul lor crescând de la 3,8% în anul 2009 la 22,1% în anul 2016.

Utilizarea energiei solare are dezavantajul că de multe ori nu există suficientă lumină solară pentru alimentarea cu energie electrică a dispozitivelor care sunt folosite în principal în interiorul clădirilor.

Recent, o echipă de cercetători de la University of Oulu din Finlanda a testat diferite tipuri de minerale perovskit, pentru a vedea dacă unele dintre ele ar putea valorifica energia din surse multiple. Cercetătorii au reuşit să identifice candidatul perfect, denumit KBNNO.

Chiar dacă acest mineral nu va fi utilizat niciodată pentru a alimenta cu energie electrică locuinţele, ca în cazul panourile solare pe bază de perovskit, cercetătorii susţin că acesta ar putea fi utilizat în dispozitivele electronice, cum ar fi telefoane și laptopuri, precum și în diferite gadgeturi „inteligente”.

„Cu ajutorul acestui material, Internetul Lucrurilor și orașele inteligente vor putea deveni realitate, senzorii și alte dispozitive consumatoare de energie electrică putând funcţiona pe baza energiilor regenerabile”, a declarat Yang Bai, unul dintre cercetători.

La fel ca toate mineralele de tipul perovskit, KBNNO este un material feroelectric, ceea ce înseamnă că acesta conţine mici dipoli electrici care funcționează la fel ca nişte mici ace de busolă.

Perovskit. Credit: Ilya Grinberg

Atunci când o busolă se află într-un câmp magnetic, acul acesteia se orientează într-o anumită direcție. În mod similar, atunci când temperatura materialelor feroelectrice se modifică, dipolii lor se orientează diferit şi astfel se generează un curent electric. Această proprietate este cunoscută sub numele de piroelectricitate.

KBNNO este şi un material fotovoltaic, ceea ce înseamnă că acesta poate genera un curent electric atunci când este expus la lumina solară și el este, de asemenea, un material piezoelectric, ceea ce înseamnă că poate genera energie electrică dacă este supus unor deformări mecanice.

În trecut cercetătorii au constatat proprietăţile fotovoltaice ale lui KBNNO și chiar au descoperit indicii privind alte proprietăţi exotice ale acestui mineral, dar numai în cazul unor temperaturi extrem de scăzute.

Atunci când cercetătorii au testat proprietățile lui KBNNO la temperatura camerei, ei au descoperit că acesta poate genera energie electrică din trei surse diferite de energie, în același timp, deşi el era mult inferior materialelor de tipul perovskit în privinţa generării de energie electrică dintr-o singură sursă de energie. Din acest motiv, KBNNO poate fi mult mai valoros în anumite situații.

Cercetătorii ştiu acum cum să modifice compoziţia lui KBNNO pentru a îmbunătăți şi mai mult proprietăţile sale, astfel încât randamentul conversiei energiei să se mărească.

„Este posibil ca toate aceste proprietăți să fie reglate pentru ca eficienţa materialului să devină tot mai bună”, a declarat Bai.

În trecut, oamenii de ştiinţă au creat diferite materiale hibride care puteau extrage energia din diferite surse, dar cercetătorii afirmă că acest mineral este unic datorită structurii sale cristaline care nu necesită adăugarea unor straturi de materiale diferite pentru ca materialul să capteze energie din mai multe surse diferite.

Rezultatele obţinute de cercetători ne arată că proprietățile mineralelor sunt încă insuficient cunoscute.

Chiar dacă va mai trece o perioadă de timp până când această tehnologie va fi integrată în dispozitivele noastre mobile, poate că în viitor un astfel de material cu proprietăţi exotice va mări, în mod semnificativ, autonomia dispozitivelor mobile, ceea ce ne dorim cu toţii.

Studiul a fost publicat în Applied Physics Letters.

Sursă: Science Alert