Princípio operacional e termopower da célula TG assistida por TD de estado sólido. Crédito: Energia e Ciência Ambiental (2025). Doi: 10.1039/d5ee01216c
Uma equipe de pesquisa afiliada à Unist revelou um avanço tecnológico que permite que o calor corporal gere eletricidade suficiente para alimentar dispositivos eletrônicos. Essa inovação abre o caminho para a comercialização de gadgets vestíveis sem bateria e sensores da Internet das Coisas (IoT) que operam apenas no calor gerado pelo corpo humano.
Liderada pelo professor Sung-Yeon Jang, da Escola de Energia e Engenharia Química da Unist, a equipe de pesquisa desenvolveu a primeira célula termogalvânica de estado sólido de alto desempenho do mundo capaz de alimentar dispositivos eletrônicos reais. O artigo é publicado na revista Energy & Environmental Science.
As células termogalvânicas são geradores compactos que convertem diferenças de temperatura – como a temperatura corporal humana (~ 36 ° C) versus o ar circundante (20–25 ° C) – em energia elétrica. No entanto, devido ao gradiente mínimo de temperatura, os sistemas anteriores lutaram para produzir energia suficiente para operar eletrônicos do mundo real.
O recém-desenvolvido dispositivo de estado sólido supera esse desafio, fornecendo tensão e corrente suficientes para alimentar dispositivos práticos. Enquanto os projetos de estado sólido geralmente oferecem vantagens, como a segurança do vazamento, os problemas de mobilidade de íons dentro do eletrólito limitaram historicamente sua produção atual. A equipe de pesquisa projetou um eletrólito que facilita o transporte de íons eficiente e, além disso, a difusão de íons acionada termicamente aumenta a tensão geral de saída.
Ao conectar 100 dessas células em série – similares à construção com blocos LEGO – aproximadamente 1,5V pode ser gerado a partir do calor do corpo, comparável às baterias AA padrão. A conexão de 16 módulos conectados a séries permite a ativação de dispositivos como luzes LED, relógios eletrônicos e sensores de temperatura/umidade.
Notavelmente, o coeficiente de Seebeck da célula (mudança de tensão por diferença de temperatura) é de –40,05 mV/k, representando um aumento de cinco vezes sobre as células do tipo N convencional. O dispositivo também demonstrou excelente durabilidade, mantendo o desempenho consistente após 50 ciclos de descarga de carga.
O núcleo desta célula de estado sólido compreende um polímero condutor, PEDOT: PSS e um casal redox de Fe (CLO₄) ₂/3. As interações eletrostáticas entre os grupos sulfonato carregados negativamente (–So₃⁻) do polímero e os íons Fe²⁺/Fe³⁺ estabelecem uma estrutura estável, enquanto os íons perclorados (CLO₄⁻) são livres para se mover, facilitando os efeitos de difusão de íons e termodifusão que aumentam a potência.
O professor Jang afirmou: “Esta pesquisa marca um novo marco na colheita de energia do calor residual de baixa temperatura e dispositivos de conversão de energia flexível. Ele tem o potencial de servir como um sistema auto-alimentado para eletrônicos vestíveis e dispositivos de IoT autônomos conduzidos apenas pelo calor do corpo”.
Mais informações: Jeong-ye Baek et al, células termogalvânicas assistidas por termodiffusão de estado N sólido com conversão de energia térmica sem precedentes, energia e ciência ambiental (2025). Doi: 10.1039/d5ee01216c
Fornecido pelo Ulsan National Institute of Science and Technology
Citação: O dispositivo de estado sólido colhe o calor do corpo para desgaste sem bateria e sensores de IoT (2025, 8 de setembro) recuperados em 8 de setembro de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-09-solid-state-device-harvests-body.html
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