Aplicações da Supercondutividade - O skate voador da Lexus

terça-feira, 7 de janeiro de 2020

Turbina eólica supercondutora alcança sucesso no primeiro teste



Um rotor supercondutor foi testado com sucesso em uma turbina eólica ativa pela primeira vez.



O consórcio EcoSwing projetou, desenvolveu e fabricou um gerador supercondutor em tamanho real para uma turbina eólica de 3,6 megawatts e a testou em campo em Thyborøn, na Dinamarca. Eles relatam seus resultados na revista Superconductor Science and Technology.
A autora correspondente Anne Bergen, da Universidade de Twente, na Holanda, afirmou: “O tamanho das turbinas eólicas aumentou significativamente nas últimas décadas. No entanto, a tecnologia atual tem problemas para acompanhar a tendência de níveis de potência cada vez maiores. Os geradores de acionamento direto (DD) baseados em ímã permanente (PM) oferecem uma solução de vários megawatts de última geração, mas a viabilidade de turbinas de PM-DD com mais de 10 megawatts requer uma redução significativa de peso. Máquinas pseudo-magnéticas de acionamento direto (PDD), integrando funções de engrenagem magnética e gerador, são uma solução possível para isso, mas podem ser caras e altamente complexas de produzir”.
Para enfrentar esse desafio, a equipe empregou geradores supercondutores de alta temperatura com óxido de bário de terras raras (ReBCO). Isso requer uma quantidade menor de materiais de terras raras do que as máquinas PM, resultando em um custo menor. Os supercondutores também podem transportar altas densidades de corrente, o que resulta em bobinas mais densas em potência e um peso menor.
Segundo Bergen: “O teste de campo do gerador foi extremamente bem-sucedido. Quando o gerador foi instalado em Thyborøn, a turbina atingiu sua faixa de potência desejada, incluindo mais de 650 horas de operação na rede. Isso mostra a compatibilidade da tecnologia do gerador supercondutor com todos os elementos de um ambiente operacional, como velocidades variáveis, falhas na rede, harmônicos eletromagnéticos e vibrações. O projeto fez vários outros progressos substanciais. Demonstrou que a produção de bobinas HTS não se limita a laboratórios especializados e constitui uma transferência de tecnologia bem-sucedida da ciência para a indústria. O rotor HTS também foi montado em um ambiente industrial, mostrando que os componentes supercondutores podem ser implantado em um ambiente de fabricação 'padrão'. Agora que o conceito foi comprovado, esperamos que a tecnologia de geradores supercondutores comece a ser amplamente aplicada em turbinas eólicas”.


Mais informações: Anne Bergen et al, Projeto e testes em campo do primeiro rotor ReBCO do mundo para um gerador eólico de 3,6 MW, Superconductor Science and Technology (2019). DOI: 10.1088 / 1361-6668 / ab48d6


Fonte: https://phys.org/news/2019-11-superconducting-turbine-chalks-success.html



domingo, 24 de novembro de 2019

Supercondutores a temperatura ambiente já estão na prancheta



Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/11/2019

Os hidretos supercondutores estão prestes a romper a barreira da supercondutividade a temperatura ambiente. Os supercondutores "originais" (BCS) são representados por círculos verdes, os férmions pesados por estrelas verdes, os alótropos de carbono por triângulos vermelhos, os fulerenos por triângulos roxos, ferrosos por quadrados alaranjados e cupratos por diamantes azuis. A temperatura ambiente (room temperature) está no alto à direita. [Imagem: P.J.Ray - CC BY-SA 4.0]

Supercondutor a temperatura ambiente
Podemos estar mais perto de alcançar a supercondutividade à temperatura ambiente do que todos previam.
supercondutividade é a ausência de resistência elétrica em um condutor. Como a resistência torna todos os sistemas elétricos menos eficientes, eliminar ao menos parte dessa resistência utilizando supercondutores de temperatura ambiente deverá revolucionar toda a geração, transmissão e uso da eletricidade.
Nos últimos dois meses, duas equipes independentes correram para disponibilizar seus resultados entusiasmantes. Como a revisão pelos pares nas publicações científicas demora bastante, os dois grupos anteciparam rascunhos de seus trabalhos no repositório aberto arXiv.
As duas equipes, uma do Instituto de Ciência e Tecnologia Skolkovo, na Rússia, e outra do Instituto Max Planck de Química, na Alemanha, trabalharam com um material à base do elemento químico ítrio.
Nenhum dos dois grupos conseguiu ainda sintetizar seu composto, mas há tempos o campo da supercondutividade tem trabalhado assim, com previsões teóricas guiando os experimentalistas na síntese do material previsto, algo que por vezes acontece muito rapidamente.
Foi assim no início deste ano, quando uma equipe norte-americana flagrou a supercondutividade a meros -13º C, embora a pressões muito elevadas.

Supercondutores de ítrio e tório
Ivan Troyan e seus colegas calcularam que um super-hidreto de ítrio, o YH10, atingirá a fase supercondutora a 53°C. “Tentamos muitas vezes, encontramos uma maneira de produzir YH6. Mas o YH10 será o próximo passo”, contou o professor Artem Oganov, coordenador da equipe.
A temperatura crítica (Tc) abaixo da qual o YH6 se tornou supercondutor foi de -49,15º C a 166 GPa, cerca de 1,6 milhão de vezes a pressão atmosférica.



O hiato supercondutor e a superfície de Fermi do YH10 e do YH6, mostrando os elétrons que participam do emparelhamento supercondutor. [Imagem: ACS (2019)]


Poucas semanas depois, a equipe alemã liderada pelo professor Mikhail Eremets relatou uma Tc (temperatura crítica) de -46,15º C a 237 GPa para o mesmo YH6. Mas eles têm uma vantagem porque já conseguiram sintetizar o YH9.
“A história do hidreto de ítrio ainda não terminou,” destacou Eremets. “Pessoalmente, não tenho dúvidas de que o YH10 será produzido, provavelmente muito em breve," concordou Oganov, “seja por nós, seja por Eremets ou por algum outro [grupo de pesquisa]”.
Mostrando avanços em outra linha, a equipe de Oganov acaba de publicar também resultados promissores com compostos do elemento tório, com o hidreto ThH10, este sim, já sintetizado, atingindo a supercondutividade a -112,15º C, mostrando que o ítrio não é um caso isolado, e que as pesquisas vão avançar também por outras rotas.


Bibliografia:

Artigo: Synthesis and Superconductivity of Yttrium Hexahydride Im3¯m-YH6.
Autores: I. A. Troyan, D. V. Semenok, A. G. Kvashnin, A. G. Ivanova, V. B. Prakapenka, E. Greenberg, A. G. Gavriliuk, I. S. Lyubutin, V. V. Struzhkin, A. R. Oganov
Revista: arXiv
DOI: 10.1016/j.mattod.2019.10.005
Link: https://arxiv.org/abs/1908.01534

Artigo: Superconductivity up to 243 K in yttrium hydrides under high pressure
Autores: P. P. Kong, V. S. Minkov, M. A. Kuzovnikov, S. P. Besedin, A. P. Drozdov, S. Mozaffari, L. Balicas, F. F. Balakirev, V. B. Prakapenka, E. Greenberg, D. A. Knyazev, M. I. Eremets
Revista: arXiv
Link: https://arxiv.org/abs/1909.10482

Artigo: Superconductivity at 161 K in thorium hydride ThH10: Synthesis and properties
Autores: Dmitry V. Semenok, Alexander G. Kvashnin, Anna G. Ivanova, Volodymyr Svitlyk, Vyacheslav Yu. Fominski, Andrey V. Sadakov, Oleg A. Sobolevskiy, Vladimir M. Pudalov, Ivan A. Troyan, Artem R. Oganov
Revista: Materials Today


Fonte: https://www.inovacaotecnologica.com.br/noticias/noticia.php?artigo=supercondutores-temperatura-ambiente-ja-estao-prancheta&id=010115191113&ebol=sim#.XdoAQOhKiDI


domingo, 28 de julho de 2019

Geladeira supercondutora chegará perto do zero absoluto


Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/07/2019




Em vez de um refrigerante que oscila entre os estados líquido e gasoso, o refrigerador quântico emparelha e desemparelha os pares de elétrons em materiais supercondutores. [Imagem: Michael Osadciw/Universidade de Rochester]



Refrigerador definitivo
Imagine uma geladeira tão fria que possa levar átomos aos seus estados fundamentais, perto do zero absoluto. Sreenath Manikandan e colegas dos EUA e da Itália conceberam um refrigerador com essa capacidade usando as propriedades da supercondutividade. Eles batizaram o equipamento de “geladeira quântica” porque tanto as propriedades da supercondutividade utilizadas, quanto os efeitos gerados nos átomos individuais assim congelados, são ditados pela mecânica quântica.
O ambiente ultrafrio produzido é propício para gerar os efeitos necessários para aprimorar as tecnologias quânticas, por exemplo, tentando levar diferentes materiais para seu estado supercondutor, ou testando qubits para avaliar as melhores tecnologias para os futuros computadores quânticos.



Geladeira comum
Embora os refrigeradores quânticos supercondutores não sirvam para uso na cozinha, seu princípio operacional é bastante semelhante: as geladeiras tradicionais não funcionam tornando seu conteúdo mais frio, mas removendo o calor, tirando-o de seu interior e levando-a para outra região no espaço, neste caso, o lado de fora da geladeira.
Isto é feito movendo um fluido - o refrigerante - entre reservatórios quentes e frios, e mudando seu estado de líquido para gasoso. O refrigerante em estado líquido passa por uma válvula de expansão, que diminui sua pressão e temperatura à medida que a expansão o faz passar para o estado gasoso. O refrigerante agora frio passa através dos canos em formato de bobina do evaporador no interior da caixa da geladeira, absorvendo o calor desse ambiente fechado. O refrigerante é então novamente comprimido por um compressor alimentado por eletricidade, elevando ainda mais sua temperatura e pressão e transformando-o de um gás em um líquido quente. O líquido quente condensado, mais quente que o ambiente externo, flui através das serpentinas do condensador na parte externa da geladeira, irradiando calor para o meio ambiente. O líquido então reentra na válvula de expansão e o ciclo se repete.



Como se poderia esperar, o refrigerador quântico é minúsculo, do tamanho de um chip, mas o suficiente para guardar suas partículas atômicas e subatômicas. [Imagem: Manikandan et al. - 10.1103/PhysRevApplied.11.054034]



Geladeira quântica supercondutora
A geladeira supercondutora é parecida. No entanto, em vez de um refrigerante que passa de um estado líquido para gasoso, ela usa os chamados pares de Cooper - elétrons que viajam emparelhados e parecem explicar o próprio fenômeno da supercondutividade - fazendo-os emparelhar e desemparelhar.
“Estamos fazendo exatamente a mesma coisa que uma geladeira tradicional, mas com um supercondutor,” explicou Manikandan.
Em vez de serpentinas, válvulas e um compressor, tudo acontece em uma pilha de metais dispostos em camadas, colocados dentro de uma geladeira de diluição criogênica, já fria.
A camada inferior da pilha é uma folha de nióbio supercondutor, que funciona como um reservatório quente, semelhante ao ambiente externo de um refrigerador tradicional. A camada intermediária é tântalo supercondutor, que é a substância de trabalho, semelhante ao refrigerante da geladeira tradicional. A camada superior é de cobre, que é o reservatório frio, semelhante ao interior da geladeira tradicional.
Quando uma corrente elétrica é aplicada paulatinamente ao nióbio, produz-se um campo magnético que penetra na camada de tântalo, fazendo com que seus elétrons supercondutores se emparelhem, fazendo a transição para seu estado normal e perdendo calor. A camada de tântalo agora fria absorve o calor da camada de cobre, que se torna mais quente.
O campo magnético é então lentamente desligado, fazendo com que os elétrons no tântalo se emparelhem e voltem a se transformar em um estado supercondutor, e o tântalo fica mais quente que a camada de nióbio. O excesso de calor é então transferido para o nióbio. O ciclo se repete, mantendo uma temperatura baixa na camada superior de cobre.
Mas como a substância de trabalho no refrigerador quântico é um supercondutor, “são os pares de Cooper no cobre que desemparelham e ficam mais frios quando você aplica um campo magnético lentamente a temperaturas muito baixas, levando o atual refrigerador de última geração [a geladeira de diluição criogênica] a um patamar fundamental e arrefecendo-a ainda mais,” explicou Manikandan.



Utilidades do refrigerador quântico supercondutor
Em vez de armazenar alimentos, a geladeira quântica supercondutora poderá ser usada para armazenar coisas como qubits, as unidades básicas dos computadores quânticos, que precisam ser superfrios para não sofrerem interferências e perderem os dados.
Essa geladeira também será útil para resfriar sensores quânticos, que medem a luz de forma muito eficiente e são fundamentais em sensores muito delicados, como os usados nos telescópios, ou para fazer imagens de tecidos profundos usando aparelhos de ressonância magnética.



Bibliografia

Artigo: Superconducting Quantum Refrigerator: Breaking and Rejoining Cooper Pairs with Magnetic Field Cycles
Autores: Sreenath K. Manikandan, Francesco Giazotto, Andrew N. Jordan.
Revista: Physical Review Applied.
Vol.: 11, 054034.
DOI:10.1103/PhysRevApplied.11.054034.



domingo, 2 de junho de 2019

Novo qubit robusto promete processador quântico em escala industrial


Redação do Site Inovação Tecnológica -20/05/2019


Foto do protótipo e esquema do qubit baseado nos férmions de Majorana. [Imagem: Antonio Fornieri/Universidade de Copenhagen]



Qubit plano
Uma equipe da Dinamarca e dos EUA, liderada pelo professor Antonio Fornieri, construiu um chip de memória quântica que promete facilitar a fabricação dos computadores quânticos em larga escala.
Vários grupos estão tentando há anos construir um protótipo de computador quântico que a indústria possa escalonar, mas os blocos fundamentais da computação quântica, os qubits, ainda não são robustos o suficiente para funcionar no ambiente cheio de ruído de um computador de grande porte.
Uma teoria desenvolvida há apenas dois anos propôs uma maneira de tornar os qubits mais resilientes mediante uma combinação de um semicondutor, o arseneto de índio, com um supercondutor, o alumínio, em um dispositivo planar.
Agora, essa teoria foi confirmada experimentalmente e, melhor ainda para o escalonamento dos qubits, em um componente plano, como as bolachas de silício usadas para fizer os chips atuais, e robusto, graças às propriedades protetoras da combinação do semicondutor com o supercondutor.
“Nosso protótipo é um primeiro passo significativo no uso deste tipo de sistema para fazer bits quânticos que são protegidos contra perturbações. No momento, ainda precisamos de alguns ajustes - podemos melhorar o projeto e os materiais. Mas é uma estrutura potencialmente perfeita,” afirmou Fornieri.


Qubit de Majorana
O alumínio e o arseneto de índio formaram um dispositivo, chamado junção Josephson, capaz de acomodar partículas de Majorana, que já se previra possuírem proteção topológica contra a decoerência - a decoerência é o fenômeno que marca a perda dos dados registrados em um qubit.
São os chamados férmions de Majorana de modo zero, quasipartículas que emergem na superfície dos supercondutores topológicos, que funcionam como qubits tolerantes a falhas e imunes a ruídos.
Também se sabia que o alumínio e o arseneto de índio funcionam bem juntos porque uma supercorrente pode fluir entre eles, uma vez que, diferentemente da maioria dos semicondutores, o arseneto de índio não possui uma barreira que impeça que os elétrons de um material entrem em outro. Desta forma, a supercondutividade do alumínio pode fazer as camadas superiores do arseneto de índio, que é um semicondutor, funcionarem como supercondutoras - por isso se diz que ele é um supercondutor topológico.
Agora falta montar o qubit plano junto a um processador quântico para checar sua robustez e, se tudo der certo, começar a fabricá-lo em larga escala.
Hoje, trilhões de transistores, as unidades básicas dos processadores eletrônicos, são postos nas pastilhas planas de silício. A expectativa é que o mesmo torne-se realidade para os computadores quânticos, com milhões de qubits operando harmoniosamente em dispositivos miniaturizados e fabricados em escala industrial.

Bibliografia:

Evidence of Topological Superconductivity in Planar Josephson Junctions. Antonio Fornieri, Alexander M. Whiticar, F. Setiawan, Elías Portolés, Asbjørn C. C. Drachmann, Anna Keselman, Sergei Gronin, Candice Thomas, Tian Wang, Ray Kallaher, Geoffrey C. Gardner, Erez Berg, Michael J. Manfra, Ady Stern, Charles M. Marcus, Fabrizio Nichele.
Nature, Vol.: 569, pages 89-92.
DOI: 10.1038/s41586-019-1068-8




sábado, 19 de janeiro de 2019

Impulsionando a supercondutividade para temperatura ambiente


Eva Zurek , Departamento de Química, Universidade de Buffalo, SUNY, Buffalo NY, EUA

Dois estudos independentes relatam a supercondutividade a temperaturas recordes em materiais ricos em hidrogênio sob extrema pressão.

Figura 1. Esquema (à esquerda) da bigorna de diamante usada para estudar o comportamento do LaH10 sob alta pressão. (Direita) Esboço da estrutura cristalina em forma do LaH10 responsável pela supercondutividade de alta temperatura observada por Hemley[2] e Eremets[3]. (Esquerda) APS/Alan Stonebraker; (Direita) E. Zurek, adaptado por APS/Alan Stonebraker.

     Em 2015, a compressão do sulfeto de hidrogênio a 150GPa, ou cerca de 40% da pressão encontrada no núcleo da Terra, rendeu um supercondutor de 203K [1]. Notavelmente, dois grupos independentes [2,3] relataram experimentos indicando que um hidreto de lantânio comprimido a 170-185GPa tem uma temperatura crítica de 250-260K [2,3].
     Em 1968, o físico Neil Ashcroft previu que o hidrogênio metálico deveria ter todas as propriedades necessárias para ser um supercondutor de alta temperatura, de acordo com a teoria de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) [4]. Infelizmente, a metalização do hidrogênio em experimentos de compressão mostrou-se extremamente difícil. Ashcroft previu ainda que certos sólidos ricos em hidrogênio poderiam se tornar metálicos a pressões mais baixas do que o hidrogênio elementar e que eles teriam as mesmas propriedades da supercondutividade de alta temperatura [5]. Essa hipótese catalisou a busca pela supercondutividade em hidretos sob altas pressões.
     Para estudar a supercondutividade nesses materiais sob gigantescas pressões, os pesquisadores precisam realizar experimentos em bigornas de diamante. Esses experimentos são caros, tecnicamente desafiadores e podem ser difíceis de interpretar. Além disso, as fases do material que são estáveis ​​sob alta pressão podem ser diferentes daquelas que sabemos ocorrer em condições atmosféricas. Como resultado, os cálculos baseados em mecânica quântica tornaram-se extremamente importantes para orientar esses experimentos, em particular por meio da identificação de compostos promissores [6].
     Na última década, essas técnicas teóricas e computacionais se concentraram em hidretos binários. Pesquisadores calcularam valores extremamente altos, alguns até superando a temperatura ambiente para hidretos contendo metais alcalino-terrosos ou metais de terras raras [7]. Em 2017, grupos liderados por Hemley [8] e Yanming Ma [9] previram que certos hidretos de terras raras com uma grande relação hidrogênio-metal se tornariam estáveis ​​a pressões alcançáveis ​​em bigornas de diamante. Esses materiais ricos em hidrogênio têm estruturas cristalinas que lembram as estruturas semelhantes a gaiolas. Um dos hidretos mais promissores, o hidreto de lantânio (LaH10), consiste de uma rede de hidrogênio feita de poliedros com faces quadradas ou hexagonais, com um átomo de metal de terras raras situado no centro de cada poliedro. Assumindo que este sistema pode ser descrito pela teoria BCS, os pesquisadores previram a sua temperatura crítica situada entre 270 e 290K a 200GPa [8,9].
     No início de 2018, o grupo de Hemley conseguiu sintetizar o LaH10 [10]. Agora, as equipes de Hemley [2] e Eremet [3] relataram assinaturas experimentais da supercondutividade no LaH10 sob pressões extremas. Para medir com precisão a resistência elétrica, os grupos tiveram que garantir contatos confiáveis ​​entre a amostra e os eletrodos e controlar as composições e condições da amostra (por exemplo, impedindo a formação de fases adicionais). O grupo de Hemley desenvolveu uma nova técnica de síntese na qual o LaH10 foi produzido in situ usando borano de amônia (NH3BH3) como fonte de hidrogênio. À medida que a amostra foi resfriada sob uma pressão de 185GPa, eles observaram uma queda dramática da resistência elétrica que indicou uma Tc de 260K. Um segundo conjunto de experimentos sugeriu que a Tc poderia chegar a 280K sob pressão de 200GPa. Medições de difração de raios-X sugeriram que a fase supercondutora poderia ser o LaH10 e descartou a possibilidade de que a queda de resistência elétrica tenha sido causada por uma transição estrutural induzida pela temperatura.
     A equipe de Eremets sintetizou o hidreto através de uma reação direta de lantânio elementar ou trihidreto de lantânio (LaH3) e hidrogênio. Eles observaram quedas acentuadas na resistência, da qual derivaram a Tc em função da pressão. Para o LaH10, o mais alto valor da Tc, 250K, foi medido a 170GPa. Outra fase não identificada do hidreto, que coexistiu com o LaH10 na mesma amostra, exibiu uma Tc de 215K [11]. A equipe de Eremets também observou duas assinaturas características da supercondutividade. Primeiro, a aplicação de um campo magnético reduziu a Tc, como esperado para um supercondutor BCS tipo II. Segundo, a Tc exibiu o chamado efeito isotópico - diminuiu quando o hidrogênio foi substituído por deutério.
     Esses dados são fortemente sugestivos de supercondutividade, mas para provar isso sem sombra de dúvida, seria necessário observar o efeito Meissner - a expulsão de um campo magnético de um material quando ele se torna supercondutor. Medir este efeito é, no entanto, um desafio: para o recordista anterior da Tc, o sulfeto de hidrogênio, o efeito Meissner só foi demonstrado vários anos após a descoberta de sua supercondutividade. Uma vez que as amostras de hidreto de lantânio são significativamente menores do que as amostras do sulfeto de hidrogênio, demonstrar o efeito Meissner para o LaH10 exigirá esforços experimentais substanciais.
     Mais trabalhos teóricos e experimentais serão necessários para identificar as múltiplas redes cristalinas contidas nas amostras. Os dados sugerem fortemente que uma delas é o LaH10, mas a identidade das outras estruturas permanece desconhecida. Esta informação será essencial para compreender a relação entre a estrutura do cristal e a supercondutividade e, possivelmente, revelar novas fases supercondutoras que possam ter uma Tc ainda maior. E o alto valor da Tc do LaH10 certamente motivará os experimentalistas a investigar sistemas similares, como o hidreto de ítrio, cuja previsão da Tc excede a temperatura ambiente [8,9].
     No campo da supercondutividade, a maioria das inovações foi inesperada, desafiando muitas vezes o conhecimento convencional da época. O caso do hidreto mostra que isso está mudando: cálculos teóricos podem ser usados para conceber racionalmente novos materiais que sejam de alta Tc, supercondutores do tipo BCS. Os avanços computacionais permitirão identificar outras espécies complexas que, ao contrário dos hidretos binários, como o LaH10, pode permanecer estável quando descomprimido. E novas técnicas para a síntese e caracterização de cristais permitirão o teste experimental de previsões teóricas. Graças a esse ciclo de retroalimentação entre teoria e experimento, poderemos em breve ter um supercondutor que trabalhe próximo à temperatura ambiente e a pressões que poderiam ser alcançadas em dispositivos muito mais simples que as bigornas de diamante, como as prensas usadas para comprimir pós em comprimidos farmacêuticos.



Referências
1. A. P. Drozdov, M. I. Eremets, I. A. Troyan, V. Ksenofontov, and S. I. Shylin, “Conventional superconductivity at 203 kelvin at high pressures in the sulfur hydride system,” Nature 525, 73 (2015).
2. M. Somayazulu, M. Ahart, A. K. Mishra, Z. M. Geballe, M. Baldini, Y. Meng, V. V. Struzhkin, and R. J. Hemley, “Evidence for superconductivity above 260 K in lanthanum superhydride at megabar pressures,” Phys. Rev. Lett. 122, 027001 (2019).
3. A. P. Drozdov et al., “Superconductivity at 250 K in lanthanum hydride under high pressures,” arXiv:1812.01561.
4. N. W. Ashcroft, “Metallic hydrogen: A high-temperature superconductor?,” Phys. Rev. Lett. 21, 1748 (1968).
5. N. W. Ashcroft, “Hydrogen dominant metallic alloys: High temperature superconductors?,” Phys. Rev. Lett. 92, 187002 (2004).
6. E. Zurek and W. Grochala, “Predicting crystal structures and properties of matter under extreme conditions via quantum mechanics: The pressure is on,” Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 2917 (2015).
7. E. Zurek and T. Bi, “High-temperature superconductivity in alkaline and rare earth polyhydrides at high pressure: A theoretical perspective,” J. Chem. Phys. (to be published).
8. H. Liu, I. I. Naumov, R. Hoffmann, N. W. Ashcroft, and R. J. Hemley, “Potential high-Tc superconducting lanthanum and yttrium hydrides at high pressure,” Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 114, 6990 (2017).
9. F. Peng, Y. Sun, C. J. Pickard, R. J. Needs, Q. Wu, and Y. Ma, “Hydrogen clathrate structures in rare earth hydrides at high pressures: Possible route to room-temperature superconductivity,” Phys. Rev. Lett. 119, 107001 (2017).
10. Z. M. Geballe, H. Liu, A. K. Mishra, M. Ahart, M. Somayazulu, Y. Meng, M. Baldini, and R. J. Hemley, “Synthesis and stability of lanthanum superhydrides,” Angew. Chem. Int. Ed. 57, 688 (2018).
11. A. P. Drozdov, V. S. Minkov, S. P. Besedin, P. P. Kong, M. A. Kuzovnikov, D. A. Knyazev, and M. I. Eremets, “Superconductivity at 215 K in lanthanum hydride at high pressures,” arXiv:1808.07039.





quinta-feira, 25 de outubro de 2018

Primeira turbina eólica supercondutora está pronta


Redação do Site Inovação Tecnológica - 10/09/2018

Tendo passado com êxito pelos testes em laboratório, o gerador supercondutor será instalado em sua torre até o final do ano. [Imagem: EcoSwing]


A primeira turbina eólica supercondutora do mundo será instalada na costa da Dinamarca até o final deste ano. A conquista é fruto do projeto ECOSWING, financiado pela União Europeia, e promete revolucionar a indústria de energia eólica através da implantação de geradores mais leves, mais econômicos e mais potentes.
Já testada com sucesso no laboratório, o teste de campo da turbina baseada em materiais sem resistência à corrente elétrica abrirá caminho para a implantação comercial da tecnologia na próxima geração de turbinas multimegawatts.
O protótipo é capaz de produzir cerca de 3 MW (megawatts) de eletricidade impulsionado por apenas duas pás.
A grande estrela da tecnologia é o gerador, que usa supercondutores de ‘alta temperatura’ - alta em relação aos primeiros supercondutores, que funcionavam perto do zero absoluto. Pesando 40% menos do que os geradores convencionais, a máquina de última geração requer menos material em sua fabricação e é mais econômica para construir, transportar e instalar.
“O consórcio ECOSWING teve sucesso no projeto, desenvolvimento e construção do primeiro gerador eólico supercondutor de múltiplos megawatts em escala real. Essa demonstração em um ambiente operacional real lançará as bases para um produto revolucionário que mudará a maneira como as turbinas eólicas operam e vai expandir muito o setor de energia eólica,”
disse Jürgen Kellers, que chefiou o projeto, um esforço que envolveu nove parceiros industriais e acadêmicos.
       Os geradores eólicos atuais funcionam como um dínamo tradicional, com ímãs permanentes rotativos dentro de um conjunto de bobinas de cobre. A rotação cria um campo magnético variável nas bobinas, o que gera uma corrente elétrica.
       No gerador supercondutor, os ímãs são substituídos por eletroímãs, bobinas de uma fita cerâmico-metálica que se torna supercondutora sob condições extremamente frias, obtidas pela contenção das bobinas dentro de um tambor de vácuo super-resfriado com uma pequena quantidade de gás criogênico.
       Nessa temperatura ultrafria, a eletricidade passa através das bobinas com quase nenhuma resistência, permitindo fluxos de energia 100 vezes maiores do que nos geradores comuns.
       A ausência de resistência elétrica significa que muito menos material, incluindo valiosos metais de terras raras, é necessário para fabricar um gerador supercondutor de alta temperatura para obter a mesma energia, resultando em reduções substanciais de custo e peso.
       Estas vantagens permitirão que as turbinas eólicas supercondutoras sejam fabricadas em escala maior. A equipe ECOSWING prevê futuros geradores supercondutores produzindo 10 MW ou mais.




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