Brinquedos de 'pássaro bebedor' são utilizados para gerar energia limpa a partir da água

Cientistas converteram um brinquedo infantil de "pássaro bebedor" em uma ferramenta que gera quantidades utilizáveis de eletricidade. O gerador poderá um dia ser utilizado para alimentar uma ampla variedade de pequenos dispositivos eletrônicos, tanto internos quanto externos. Em primeiro lugar, é preciso saber como funciona um pássaro bebedor não modificado. Pois bem, seu corpo selado a vácuo consiste em dois bulbos de vidro ligados por um tubo de vidro, um bulbo formando a cabeça e o outro formando a cauda. A cabeça incorpora um bico saliente e é coberta por um tecido absorvente, enquanto o bulbo da cauda está nu.

O corpo é montado sobre um conjunto de pernas de plástico que servem como um fulcro em forma de gangorra e é preenchido com uma substância química volátil chamada diclorometano, ou cloreto de metileno. Parte dessa substância química está no estado líquido e parte está no estado vaporoso. Um copo d'água é colocado na frente do brinquedo, colocado a uma altura que permite que o bico do pássaro mergulhe no líquido.

O usuário começa empurrando a cabeça contra o vidro, permitindo que sua cobertura de tecido retire água pelo bico. Assim que a cabeça é liberada, o corpo volta para a posição vertical, graças ao peso do cloreto de metileno líquido na cauda.

À medida que a água evapora do tecido, ela produz um efeito de resfriamento dentro do bulbo principal. Isso faz com que o vapor de cloreto de metileno na cabeça se condense em um líquido e desça até a cauda. Como a pressão na parte inferior do corpo é agora mais alta do que na cabeça, o cloreto de metileno líquido é forçado a subir pelo tubo e entrar na cabeça.

Com isso, o centro de equilíbrio do brinquedo é deslocado a ponto de seu corpo se inclinar para a frente, mergulhando o bico no copo para que possa absorver mais água. Ao mesmo tempo, abre-se uma passagem clara entre a cabeça e a parte inferior do corpo, equalizando a pressão. O cloreto de metileno líquido então desce, permitindo que o processo recomece e seja repetido quase indefinidamente, motivo pelo qual o brinquedo é as vezes chamado equivocadamente de moto-contínuo.

As primeiras versões do brinquedo continham triclorofluorometano, mais conhecido como freon 11. Mas a patente do químico e inventor Miles Vincent Sullivan, de 1945, sugeria o uso de éter, álcool, tetracloreto de carbono ou inclusive clorofórmio.

Liderada por Hao Wu, da Universidade de Tecnologia do Sul da China, uma equipe de cientistas recentemente pegou um desses brinquedos e adicionou dois módulos nanogeradores triboelétricos em forma de disco em cada lado dele. Esses dispositivos aproveitam o efeito triboelétrico, no qual certos materiais ficam eletricamente carregados quando são esfregados uns contra os outros. Ele é o responsável pela carga estática que ocorre quando você penteia o cabelo.

Toda a plataforma é, portanto, conhecida como gerador hidrovoltaico triboelétrico de pássaro bebedor, ou DB-THG, segundo suas siglas em inglês.

Em testes de laboratório realizados a uma temperatura ambiente de 24 ºC e umidade relativa de 20% ± 5%, ele foi capaz de operar por 50 horas usando apenas 100 mililitros de água. Ele também alcançou uma saída de tensão de até 100 volts, suficiente para alimentar dispositivos como calculadoras, sensores de temperatura e 20 telas LCD interligadas.

Os cientistas estão agora desenvolvendo um sucessor específico para o DB-THG, que deverá oferecer um desempenho muito melhor do que o brinquedo modificado existente.

- "O gerador hidrovoltaico triboelétrico de pássaro bebedor oferece um meio único de alimentar pequenos eletrônicos em condições ambientais, utilizando água como fonte de combustível prontamente disponível", disse Hao. - "Ainda me sinto surpreso e animado ao testemunhar os resultados reais."

Um artigo sobre a pesquisa foi publicado recentemente na revista Device. Nele os pesquisadores relatam que várias técnicas hidrovoltaicas foram propostas para converter a energia de evaporação em eletricidade, mas baseiam-se principalmente no potencial de fluxo que sofre com as limitações da saída de baixa tensão. Esta estratégia alternativa para coletar energia de evaporação usa o calor latente da água e o efeito triboelétrico.

Apesar de ser classificado como brinquedo, o pássaro bebedor deve ser tratado com cuidado. Como vimos, os modelos antigos estavam cheios de substâncias facilmente inflamáveis. O cloreto de metileno não é inflamável, mas pode irritar a pele e os pulmões, e é um mutagênico e teratologênico potencialmente cancerígeno.

O pássaro bebedor é um exemplo interessante para mostrar diversas leis científicas. Entre elas podemos listar a lei dos gases combinados, a lei dos gases ideais, a distribuição Maxwell-Boltzmann, a entalpia de vaporização, e a capilaridade, entre outros