Descoberta nova técnica de termossolar para produzir hidrogênio

Redação do Site Inovação Tecnológica - 09/08/2013

O formato de usina termossolar já é bem conhecido - as diferenças estão no que ocorre no interior da torre. [Imagem: University of Colorado]

 

Usina termossolar

Acaba de ser descoberta uma técnica radicalmente nova na chamada fotossíntese artificial, o uso da energia solar para a produção do combustível hidrogênio.

A nova técnica usa o calor do Sol para separar as moléculas de água em hidrogênio e oxigênio, abrindo o caminho para o uso do hidrogênio como combustível - um combustível limpo e "verde".

Tudo começa com um formato de usina termossolar já bem conhecido, no qual a luz é concentrada por espelhos em um ponto focal único no topo de uma torre central.

A torre recolhe o calor gerado pelo sistema de espelhos, que chega a 1.350 graus Celsius.

 

Óxidos metálicos

É aí que começam as diferenças com as usinas termossolares atuais, que usam o calor para produzir vapor, vapor este que gira turbinas para produz eletricidade.

No novo esquema, o calor é direcionado para um reator que contém compostos químicos conhecidos como óxidos metálicos.

Quando um óxido metálico se aquece, ele libera átomos de oxigênio, alterando sua composição e fazendo com que o composto recém-formado procure novos átomos de oxigênio.

A equipe demonstrou que a adição de vapor ao sistema - que pode ser produzido por ebulição da água no próprio reator - faz com que as moléculas de oxigênio da água procurem a superfície do óxido metálico, liberando moléculas de hidrogênio, que podem ser então coletadas na forma de gás.

"Nós projetamos algo que é muito diferente de outros métodos e, francamente, algo que ninguém antes pensou que fosse possível," disse Alan Weimer, da Universidade do Colorado, nos Estados Unidos. "A divisão de água com a luz solar é o Santo Graal de uma economia do hidrogênio sustentável."

 

Reações a mesma temperatura

Uma das principais diferenças entre o novo método e as técnicas já existentes para quebrar as moléculas de água é a capacidade de fazer duas reações químicas à mesma temperatura.

A teoria convencional sustenta que a produção de hidrogênio por meio do processo de óxidos de metal requer o aquecimento do reator a uma temperatura elevada para a remoção do oxigênio e, em seguida, seu resfriamento até uma temperatura mais baixa antes de se injetar o vapor para reoxidar o composto, de forma a liberar o hidrogênio.

"Uma das maiores inovações do nosso sistema é que não há qualquer oscilação na temperatura. Todo o processo é feito simplesmente virando a válvula de vapor para ligada ou desligada," acrescentou Charles Musgrave, coautor do estudo.

"Quando vimos que poderíamos usar este método mais simples e mais eficaz, foi necessário mudar nosso modo de pensar," confessa Weimer. "Nós tivemos que desenvolver uma teoria para explicá-lo e torná-lo crível e compreensível para outros cientistas e engenheiros."

 

Bibliografia:
Efficient Generation of H2 by Splitting Water with an Isothermal Redox Cycle
Christopher L. Muhich, Brian W. Evanko, Kayla C. Weston, Paul Lichty, Xinhua Liang, Janna Martinek, Charles B. Musgrave, Alan W. Weimer
Science
Vol.: 341 - 540-541
DOI: 10.1126/science.1239454

Ônibus elétricos sem fios começam a rodar na Coreia

Redação do Site Inovação Tecnológica - 08/08/2013

Apenas entre 5% e 15% da estrada é realmente eletrificada, dependendo da exigência de potência dos motores - nesta foto um dos OLEVs roda na estrada de testes dentro do instituto. [Imagem: KAIST]

 

Eletricidade sem fios

Os primeiros ônibus elétricos sem fios estão saindo dos laboratórios na Coreia do Sul.

Depois de testados no campus do Instituto KAIST, os ônibus ganharam uma "estrada eletrificada" para rodar por um trecho de 24 quilômetros, transportando passageiros na cidade de Gumi.

A grande novidade é que os ônibus elétricos não precisam parar para recarregar suas baterias - a energia elétrica é suprida continuamente pelo ar, por meio de um campo magnético criado por cabos instalados sob o asfalto.

A tecnologia, batizada de OLEV (On-line Electric Vehicle), também já está sendo testada em trens elétricos sem fios.

Cada OLEV - serão dois nesta fase dos testes - receberá cerca de 100 kW (136 HP) a uma frequência de 20 kHz. Segundo os engenheiros do KAIST, a eficiência na transmissão da energia da estrada eletrificada para os ônibus é de 85%.

Para manter as baterias dos ônibus elétricos sem fios carregadas não é preciso colocar cabos na estrada toda - é suficiente fornecer energia entre 5% e 15% do percurso, dependendo das paradas e das inclinações da via.

 

A prefeitura de Gumi já encomendou 10 novos ônibus elétricos sem fios, que deverão começar a rodar até 2015. [Imagem: KAIST]

 

Estrada semi-eletrificada

A transmissão da eletricidade sem fios emprega uma técnica chamada SMFIR - Shaped Magnetic Field in Resonance, campo magnético formatado em ressonância, em tradução livre.

Cabos enterrados sob o asfalto criam um campo magnético que é captado por bobinas instaladas na base dos OLEVs. As bobinas convertem esses campos magnéticos em eletricidade.

Um sistema de sensores detecta a passagem dos ônibus, só então energizando os cabos, evitando o desperdício de energia e a indução dos campos magnéticos sob os carros comuns. Mesmo assim, os campos magnéticos gerados ficam dentro das normas internacionais para a saúde humana (62,5 mG).

A prefeitura de Gumi já encomendou 10 novos ônibus elétricos sem fios, que deverão começar a rodar até 2015.

A Alemanha também já apresentou o seu ônibus elétrico, que também dispensa os trilhos e os cabos dos trólebus, mas ainda depende do sistema tradicional de recarga das baterias.

Processador neuromórfico não roda programas, imita comportamentos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 30/07/2013

O chip neuromórfico - um sistema de processamento sensorial artificial - apresentou capacidades cognitivas. [Imagem: Giacomo Indiveri]

 

Cientistas suíços afirmam ter descoberto como configurar um processador neuromórfico para que ele imite o mecanismo de processamento de informações do cérebro humano.

Em outras palavras, como fazer com que um chip formado por neurônios artificiais assuma um comportamento, em vez de executar um programa passo a passo, como fazem os processadores eletrônicos tradicionais.

Os processadores neuromórficos - que imitam a capacidade neural - são construídos não com transistores comuns, mas com componentes eletrônicos chamados memristores, que funcionam de forma parecida com os neurônios.

• Processador neuromórfico supera processadores digitais

 

Neuroinformática

Os especialistas em neuroinformática demonstraram sua descoberta construindo um chip neuromórfico - um sistema de processamento sensorial artificial - que apresentou capacidades cognitivas.

A maioria das pesquisas em neuroinformática se concentra na criação de redes neurais artificiais na forma de programas que rodam em computadores eletrônicos tradicionais.

Mas Emre Neftci e seus colegas do instituto ETH de Zurique trabalham há anos no desenvolvimento de circuitos eletrônicos que possam se comparar a um cérebro real, em termos de tamanho, velocidade e consumo de energia.

"Nosso objetivo é emular as propriedades dos neurônios biológicos e das sinapses diretamente nos chips," disse o professor Giacomo Indiveri, um dos coordenadores do trabalho.

O que eles conseguiram agora foi configurar redes construídas com neurônios artificiais - os componentes eletrônicos neuromórficos - para que eles desempenhem tarefas específicas.

O primeiro protótipo fruto desse trabalho é um chip neuromórfico que executa tarefas sensório-motoras em tempo real, tarefas que exigem simultaneamente uma memória de curto prazo e um processo de tomada de decisão dependente do contexto.

As redes construídas com neurônios artificiais assemelham-se a estruturas encontradas no cérebro de mamíferos. [Imagem: Giacomo Indiveri]

 

Máquinas de estado finito

O chip roda módulos de processamento equivalentes às chamadas "máquinas de estado finito", um conceito matemático para descrever processos lógicos ou programas de computador.

O comportamento dos seres vivos pode ser formulado de forma simplificada em termos de máquinas de estado finito, o que permite sua transferência para o hardware neuromórfico.

"Os padrões de conectividade da rede assemelham-se muito com estruturas que também são encontradas no cérebro de mamíferos," disse Indiveri.

"Graças à nossa técnica, chips neuromórficos podem ser configurados para uma grande classe de modos de comportamento. Os nossos resultados são fundamentais para o desenvolvimento de novas tecnologias inspiradas no cérebro," resumiu Indiveri.

Isso inclui, por exemplo, combinar os chips com componentes sensoriais neuromórficos, tais como uma cóclea ou uma retina artificial, para criar sistemas cognitivos capazes de interagir com o ambiente em tempo real.

Esses dispositivos serão úteis tanto para o controle de robôs e outros equipamentos, quanto para a fabricação de uma nova geração de próteses inteligentes.

 

Bibliografia:
Synthesizing cognition in neuromorphic electronic systems
Emre Neftci, Jonathan Binas, Ueli Rutishauser, Elisabetta Chicca, Giacomo Indiveri, Rodney J. Douglas
Proceedings of the National Academy of Sciences
Vol.: Published ahead of print
DOI: 10.1073/pnas.1212083110

Como ampliar o sinal WiFi para outros cômodos de sua casa?

Por Felipe Gugelmin em 12 de Julho de 2013

 

Aprenda algumas dicas simples que ajudam a aprimorar a qualidade da conexão sem fio de sua residência.

Ao dispensar o uso de cabos, as redes WiFi se mostram uma solução cada vez mais útil tanto para ambientes residenciais quanto para aplicações comerciais. Afinal, basta instalar um aparelho em um canto qualquer casa para poder acessar a internet sem ter que se preocupar em lidar com um amontoado de fios.

Infelizmente, na prática nem sempre a adoção da tecnologia sem fio funciona conforme o esperado. Aspectos arquitetônicos, objetos do ambiente e aparelhos eletrônicos podem ter influência negativa sobre o funcionamento de sua rede, impedindo que certos cômodos recebam sinais da maneira apropriada.

Neste artigo, você confere algumas sugestões de atitudes simples que podem ajudar a melhorar a recepção de sua rede WiFi. A intenção é oferecer soluções que, com pouco ou nenhum investimento financeiro, se mostram capazes de melhorar muito a experiência de acesso à rede sem que seja preciso apelar ao uso de cabos.

 

Atualize o firmware de seus aparelhos

Assim como acontece com jogos ou o sistema operacional de seu computador, seu roteador provavelmente também recebe atualizações periódicas de seu software. Especialmente quando se tratam de dispositivos mais antigos, a instalação de um firmware atual geralmente resolve diversos bugs que enfraquecem a difusão de sinais e propiciam a ocorrência de interferências.

(Fonte da imagem: Baixaki/Tecmundo)

A realização do processo vai depender das características próprias a seu roteador. Enquanto a maioria dos produtos atuais conta com opções que realização essa ação de forma automática, em alguns casos somente o acesso ao site da fabricante garante a possibilidade de baixar pacotes de atualização para o dispositivo que você possui em casa.

 

Também atualize seu adaptador de rede

Assim como ocorre com os roteadores, o adaptador de rede de seu PC também pode receber diversas atualizações de firmware. Como a qualidade de acesso também é ditada por esse componente, é uma boa ideia se certificar de que ele conta com os últimos softwares oferecidos por seu fabricante.

A maioria dos laptops disponíveis atualmente conta com adaptadores onboard que podem ser atualizados com o auxílio do Windows Update. Se o seu dispositivo não se encaixa nesse caso, vale a pena fazer uma visita pelo site da companhia responsável por produzi-lo para conferir se há alguma atualização disponível.

 

Coloque seu roteador em uma posição central

Para ampliar a área de alcance de seu roteador, é recomendado que ele seja deixado em uma área central de sua casa. Caso o aparelho seja colocado próximo a uma parede externa, isso pode enfraquecer a recepção obtida no canto oposto de sua residência — pense no seu dispositivo como centro de uma “bolha” que determina a área de recepção dos sinais enviados por ele.

(Fonte da imagem: Baixaki/Tecmundo)

Além disso, em casas com dois ou mais andares é recomendado deixar o aparelho na maior altura possível, já que as ondas WiFi viajam melhor para os lados e para baixo. Vale notar que a qualidade do dispositivo utilizado também tem grande influência sobre a área de recepção que você poderá obter.

 

Tire obstáculos do caminho

Outra forma de melhorar a recepção de sinais é deixar seu aparelho afastado de paredes, pisos e objetos metálicos. Além disso, evite deixar roteadores de próximos a telefones sem fio que operam em frequências semelhantes para evitar interferências.

(Fonte da imagem: Reprodução/wikiHow)

Móveis pesados como armários e estantes também devem ser deixados longe do caminho, já que eles podem bloquear a propagação de sinais. Quanto menos objetos estiverem no caminho entre o roteador e seu computador, maior a probabilidade de que você possa acessar a internet sem problemas.

Para completar, também é preciso tomar cuidado com cabos de energia, fornos de micro-ondas, monitores de bebês e lâmpadas de halogênio, já que todos esses elementos podem influenciar na recepção de ondas de rádio. Até mesmo espelhos devem ser mantidos afastados, já que a moldura metálica desses objetos pode ter influência negativa sobre a qualidade do sinal.

 

Adquira um amplificador de sinal bidirecional

Uma maneira de solucionar problemas de acesso é apelar para a compra de um amplificador de sinal bidirecional. Esse acessório, que é colocado no mesmo local das antenas do roteador utilizado, tem o objetivo de ampliar sinais wireless tanto na hora de enviar informações quanto no momento em que é necessário recebê-las.

 

Adicione um novo ponto de acesso

Caso você more em uma residência grande, é provável que somente um roteador não dê conta de abranger toda a área disponível no local. Nesse caso, pode ser uma boa ideia investir na compra de outro ponto de acesso, constituído basicamente de um roteador auxiliar conectado àquele que você já possui através de um cabo ethernet.

(Fonte da imagem: Baixaki/Tecmundo)

O lado negativo dessa solução é o fato de ele gerar a necessidade de passar cabos entre diferentes cômodos de uma casa para que ela funcione. Assim, muitas vezes se mostra uma ideia melhor adquirir um repetidor de sinal, solução que permite compartilhar uma conexão entre diferentes pontos de acesso sem que seja preciso recorrer a fios — nesse caso, o problema fica por conta do preço desses equipamentos, que podem chegar a custar mais de R$ 200.

Embora atualmente a maioria dos dispositivos disponíveis no mercado funcione bem entre si, ainda é recomendado dar preferência aos aparelhos com a mesma marca. Isso acontece porque, apesar de as empresas utilizarem tecnologias genéricas na hora de desenvolver seus produtos, eles sempre são otimizados para funcionar melhor quando combinados a outros dispositivos fabricados pela mesma organização.

 

Mude o canal de acesso

Caso você more em um edifício, não é incomum ter vizinhos que também utilizam redes sem fio para se conectar à internet. Isso pode gerar problemas de interferência, especialmente caso todos estejam usando os mesmos canais (intervalos entre frequências) para acessar a rede.

(Fonte da imagem: Super User)

Usando aplicativos como o inSSIDER, você pode descobrir quais os canais mais utilizados pelas redes disponíveis na vizinhança e, assim, mudar para um que esteja menos congestionado. Vale notar que o mais recomendado para roteadores de 2,4 GHz é usar os canais 1, 6 e 11, já que os demais utilizam frequências que se intercalam com as outras opções disponíveis, o que propicia o surgimento de interferências.

 

Transforme seu adaptador USB em uma antena

Caso você seja adepto das gambiarras caseiras, é possível melhorar a recepção de receptores WiFi USB usando uma lata de batatas. Para isso, tudo o que você precisa é de um abajur velho que não esteja mais sendo usado e algumas ferramentas simples.

(Fonte da imagem: Baixaki/Tecmundo)

Embora simples, o processo pode se mostrar demorado para quem não tem muita experiência no assunto. Para evitar problemas, confira o vídeo que o Tecmundo preparou sobre isso como parte de nossa seção Área 42.

 

Faça ajustes no gerenciamento de energia

Normalmente, o adaptador wireless de seu laptop vai seguir o plano de energia estipulado pelo seu dispositivo como forma de economizar energia. Infelizmente, isso pode resultar em uma queda na qualidade de recepção, já que o componente pode começar a atuar de uma forma que está aquém de suas capacidades reais.

Para retornar a situação ao normal, basta entrar no painel de gerenciamento do adaptador clicando em “Painel de Controle” > “Opções de Energia” > “Alterar configurações do plano” > “Alterar configurações de energia avançadas” > “Configurações de adaptadores sem fio”. Em seguida, basta mudar o plano de energia específico do componente para permitir que ele utilize uma quantidade maior de recursos da máquina.

 

Adquira um novo roteador

Caso você ainda utilize um roteador baseado na tecnologia de 2,4 GHz, pode ser uma boa ideia trocá-lo por um que utiliza a frequência de 5 GHz. Apesar de isso implicar certo investimento financeiro, essa mudança significa ter que lidar com menos interferências, o que resulta em uma qualidade maior na hora de acessar a internet.

(Fonte da imagem: Baixaki/Tecmundo)

Procure dispositivos do tipo que sejam compatíveis com a especificação 802.11n, que disponibiliza a opção de utilizar canais de 40 MHz, que sofrem pouco com elementos externos. Embora isso também possa ser feito com aparelhos de 2,4 GHz, isso quase sempre acaba gerando problemas no acesso de qualquer rede que esteja próxima à sua residência — algo que pode gerar bastante descontentamento entre seus vizinhos.

 

Para os aventureiros: utilize o software DD-WRT

O DD-WRT é um software opensource que promete transformar roteadores de R$ 120 em dispositivos de R$ 1.200. O aplicativo é conhecido por aumentar substancialmente o desempenho desse tipo de dispositivo, ampliando o número de recursos oferecidos por eles em relação ao que normalmente é disponibilizado pelas fabricantes.

(Fonte da imagem: Reprodução/PC Mag)

 

Vale notar que nem todos os produtos disponíveis no mercado são compatíveis com o programa, cuja instalação pode invalidar a garantia de seu aparelho. Além disso, nem sempre é garantido que as mudanças feitas pelo aplicativo vão realmente melhorar o desempenho de sua rede.

Apesar dessas restrições, o DD-WRT já se tornou bastante popular devido às suas qualidades que apresenta. Antes de apelar para essa solução, vale a pena conferir a página oficial do projeto para ver se o seu roteador é compatível com o software. Além disso, não se esqueça de fazer uma busca pela internet para tentar prever a possibilidade de a instalação do programa resultar em problemas.

Fonte: wikiHow, TechRadar, PC Mag

Cogumelo faz biocélula produzir eletricidade continuamente

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/07/2013

A descoberta mereceu a capa de uma publicação científica voltada para a sustentabilidade na química. [Imagem: Wiley-VCH]

 

Energia verde

Há poucos dias, pesquisadores apresentaram uma bateria feita essencialmente de madeira e sal.

Agora, outra equipe encontrou um auxílio inesperado não nas árvores, mas em cogumelos que crescem em árvores.

E a grande vantagem é que eles não construíram uma bateria, mas uma biocélula.

As biocélulas produzem eletricidade de uma forma que é ambientalmente correta e sustentável, tirando proveito do metabolismo de microrganismos.

Em vez dos catalisadores tradicionais - metais nobres como a platina - as biocélulas usam enzimas para otimizar as reações eletroquímicas que geram eletricidade - e essas enzimas podem ser obtidas de fontes renováveis.

 

Biocatalisador

Sabine Sané e Sven Kerzenmacher, da Universidade de Freiburg, na Alemanha, resolveram enfrentar o grande inconveniente das biocélulas - sua vida útil muito curta.

Para isso, eles desenvolveram uma técnica para reabastecer continuamente a biocélula com seu biocatalisador.

O "frentista" desse reabastecimento é o Trametes versicolor, um cogumelo que cresce em árvores e que libera a enzima laccase.

Permitindo que o cogumelo se desenvolva junto ao catodo - o polo positivo da célula microbiana - o catalisador é liberado continuamente exatamente onde ele é necessário para induzir a conversão eletroquímica do oxigênio.

Os experimentos iniciais mostraram que a técnica permite o funcionamento contínuo da biocélula por até 120 dias. Hoje, as biocélulas operam por, no máximo, 14 dias, antes de terem que receber manutenção e um novo suprimento de catalisador.

Os pesquisadores destacam a drástica redução no custo de operação da biocélula, uma vez que a enzima catalisadora é liberada diretamente na célula a combustível, sem nenhum processo de purificação.

O grupo agora pretende testar a aplicação da biocélula autocatalisadora na geração de eletricidade a partir de águas residuais.

 

Bibliografia:
Overcoming Bottlenecks of Enzymatic Biofuel Cell Cathodes: Crude Fungal Culture Supernatant Can Help to Extend Lifetime and Reduce Cost
Sabine Sané, Claude Jolivalt, Gerhard Mittler, Peter J. Nielsen, Stefanie Rubenwolf, Roland Zengerle, Sven Kerzenmacher
ChemSusChem
Vol.: 6, Issue 7, pages 1209-1215, July 2013
DOI: 10.1002/cssc.201300205