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O novo sistema de controle de válvulas foi essencial para viabilizar a "máquina de pistão". [Imagem: Empa] Novo comando de válvulas Apesar da atual onda de migração dos motores a combustão para motores elétricos, a tecnologia daqueles motores a combustíveis líquidos nunca parou de se desenvolver. Uma das tecnologias mais recentes na área, atualmente em vias de adoção para os motores de caminhões, envolve um inovador sistema de controle de válvulas no qual os dispositivos de admissão e exaustão são acionados eletro-hidraulicamente, permitindo tornar a troca de gases (entrada de combustível e saída dos gases de escape) muito mais flexível do que com a tecnologia convencional de eixo de comando de válvulas. Em um motor a gasolina, o consumo de combustível pode ser reduzido em cerca de 20 por cento no modo de operação típico dos veículos comerciais. Agora, engenheiros suíços estão adaptando esta tecnologia para motores multicombustível, criando algo mais genérico, que a equipe do Laboratório Federal Suíço de Ciência e Tecnologia de Materiais (EMPA) chama de "máquina a pistão". Máquina de pistão A ideia é aproveitar o calor residual de processos da indústria metalúrgica ou de cimento e outras áreas de forma mais eficiente com o auxílio dessa máquina de pistão do que com os métodos atuais, que funcionam com turbinas. Como o cilindro e o pistão formam um espaço fechado, a compressão e a expansão dos gases ocorrem de forma quase ideal, permitindo um rendimento energético extremamente elevado: E este processo só pode ser implementado graças ao inovador controle flexível das válvulas. O calor residual é convertido em energia mecânica através dos pistões, que então é utilizada para girar um gerador e produzir eletricidade. "As turbinas são particularmente eficazes a altas temperaturas e para necessidades de potência de várias centenas de megawatts, mas a nossa máquina de pistão é mais adequada para gamas de temperaturas de cerca de 500 a 900 graus, onde o calor residual é gerado irregularmente, e até a faixa de potência de vários megawatts," explicou o pesquisador Andyn Omanovic, que desenvolveu a nova máquina a pistão com seus colegas Patrik Soltic e Wolfgang Schneider. Como a máquina de pistão é "multicombustível", a equipe já está de olho na utilização do calor residual das instalações de pirólise, que convertem biomassa em biocarvão para capturar carbono de modo permanente. O subproduto desse processo é o chamado gás pobre, que contém metano e gases poluentes e deve ser incinerado, conforme exigido por lei. "Isso geralmente é feito com uma queima de gás sem qualquer utilização de energia," explicou Omanovic. "Usamos esse calor para gerar eletricidade com nossa máquina de pistão." Protótipo do atuador de válvulas que viabilizou a reciclagem do calor por um sistema de pistões. [Imagem: Empa] Protótipos Uma máquina-piloto já está sendo construída em parceria com a concessionária de energia suíça IWB, e deverá entrar em operação em 2025. Cerca de um ano depois, segundo os pesquisadores, uma pequena série de máquinas a pistão deverá ser entregue a uma empresa especializada em usinas de combustão de gases pobres de aterros sanitários e de processamento de biogás. As negociações já estão em andamento. Essas instalações experimentais serão necessárias para lidar com detalhes técnicos ainda em aberto, como materiais resistentes à temperatura para compôr a máquina e a estratégia de controle para o processo termodinâmico. Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=maquina-pistao-permitira-gerar-eletricidade-partir-calor-residual&id=010170240318
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Ilustração da tela meta-OLED e da camada metafotônica de base, que melhora o brilho e as cores da tela. Tela de OLEDs Reaproveitando uma pesquisa para fazer painéis solares mais finos, pesquisadores criaram a base para fabricar telas de resolução ultra-alta. Essa potencial tela de OLEDs - diodos emissores de luz orgânicos - promete imagens mais brilhantes, com cores mais puras e mais de 10.000 píxeis por polegada - para comparação, os celulares mais modernos têm telas entre 400 e 500 píxeis por polegada. Ao trabalhar com eletrodos usados em painéis solares ultrafinos, pesquisadores da Universidade de Stanford desenvolveram uma nova arquitetura de OLED que reduz a espessura dos componentes e mantém sua alta eficiência energética. A equipe vinha trabalhando em uma tecnologia de metassuperfícies dinâmicas que controlam a luz com vistas a fabricar um painel solar ultrafino - metassuperfícies são superfícies cheias de ranhuras ou saliências que funcionam como antenas e espelhos para a luz. Ocorre que uma célula solar é como um píxel de tela funcionando ao contrário: Enquanto uma célula solar pega a luz e gera eletricidade, o píxel pega a eletricidade e gera a luz. "Nós tiramos vantagem do fato de que, em nanoescala, a luz pode fluir em torno dos objetos de modo parecido com a água," explicou o professor Mark Brongersma. "O campo da fotônica em nanoescala continua trazendo novas surpresas e agora estamos começando a impactar tecnologias reais. Nossos projetos funcionaram muito bem para células solares e agora temos a chance de impactar as telas da próxima geração." A tecnologia fotônica é a mesma dos metamateriais usados nos mantos de invisibilidade. [Imagem: Won-Jae Joo et al. - 10.1126/science.abc8530] Tela de metassuperfície A inovação crucial por trás do painel solar e do novo OLED é uma camada de metal reflexivo com ondulações em nanoescala, chamada metassuperfície óptica. A metassuperfície pode manipular as propriedades reflexivas da luz e, assim, permitir que as diferentes cores ressoem nos píxeis. Essas ressonâncias são essenciais para facilitar a extração de luz dos OLEDs. "Isso é semelhante ao modo como os instrumentos musicais usam ressonâncias acústicas para produzir tons bonitos e facilmente audíveis," comparou Brongersma. Ocorre que os emissores vermelhos, por exemplo, têm um comprimento de onda de luz maior do que os emissores azuis, o que, nos OLEDs RGB convencionais se traduz em subpíxeis de alturas diferentes. Isso é inconveniente porque, para criar uma tela plana, os materiais depositados acima dos emissores de luz devem ser dispostos em espessuras desiguais. O que a equipe criou foi um OLED no qual as ondulações da camada de base permitem que cada píxel tenha a mesma altura, facilitando o processo de fabricação. Em comparação com os OLEDs brancos filtrados por cor - como os que são usados nas TVs OLED -, os novos píxeis apresentaram uma pureza de cor mais alta e um aumento de duas vezes na eficiência de luminescência - uma medida de quão brilhante é a tela em comparação com quanta energia ela gasta. E, como são fabricados em nanoescala, eles permitem uma densidade de até 10.000 píxeis por polegada. A tecnologia foi repassada à Samsung, parceira da pesquisa, que agora está trabalhando em sua adaptação para a escala industrial. fonte: inovacaotecnologica
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