7-2-2020: El generador de gotas de agua: Electricidad por gotas de agua: el novedoso generador
de gotas genera electricidad utilizable incluso a partir
de las cantidades más pequeñas de agua (orig. alemán: Elektrischer Strom aus Wassertropfen:
Neuartiger Tropfen-Generator erzeugt nutzbaren Strom
schon aus kleinsten Wassermengen)
https://www.scinexx.de/news/energie/elektrischer-strom-aus-wassertropfen/
Traducción de Deepl:
<Nadja Podbregar
Pequeño pero poderoso: los investigadores han
construido un sistema que genera electricidad a partir
de la caída de gotas de agua. Una sola gota es
suficiente para iluminar 100 pequeños LEDs. Esto es
posible gracias a una combinación de teflón, el
semiconductor óxido de indio y estaño y un electrodo
de aluminio. Cuando una gota golpea este conjunto, se
genera una corriente eléctrica. Esto abre
posibilidades completamente nuevas para generar
electricidad, informan los investigadores en la
revista científica "Nature".
La energía eléctrica puede generarse a partir del agua:
así lo demuestran las centrales hidroeléctricas en
presas, las centrales de pasada o las centrales
mareomotrices. El agua también puede utilizarse para
almacenar energía. Sin embargo, todos estos sistemas
requieren mayores cantidades de agua para funcionar
eficazmente. Esto es diferente con los sistemas de
prueba basados en el efecto triboeléctrico: Con ellos,
incluso el contacto de ciertos materiales con el agua
provoca una carga electrostática y, por tanto, genera
electricidad, aunque en cantidades muy pequeñas.
Teflón, un semiconductor y unos
trozos de aluminio
Pero hay otra forma: investigadores dirigidos por
Zuankai Wang, de la City University de Hong Kong, han
desarrollado un generador que produce corriente
eléctrica a partir de gotas individuales de agua, y lo
hace con una eficacia mil veces superior a la de
anteriores enfoques de este tipo. Al igual que los
sistemas triboeléctricos, su generador de gotas también
se basa en la interacción de las gotas de agua con
determinados materiales.
El dispositivo consiste en una capa del semiconductor
óxido de indio y estaño (ITO) a la que se aplica el
polímero politetrafluoroetileno (PTFE), más conocido
como teflón. Este material aislante de la electricidad
es un llamado electreto que puede almacenar cargas
eléctricas o acumularlas, por ejemplo, a través de la
fricción. Una pequeña pieza de aluminio conecta las dos
capas y sirve de electrodo.
Acumulación de cargos
Si una gota de agua cae ahora sobre este conjunto, se
extiende por la superficie de teflón repelente al agua y
genera allí una carga eléctrica mediante interacciones
electroquímicas. A diferencia de los generadores de
gotas anteriores, esta energía eléctrica no se vuelve a
perder después de cada gota, sino que se acumula. "A
medida que aumenta el número de gotas de agua que chocan
con la superficie, aumenta la carga en la superficie",
informan Wang y su equipo. "Después de unas 16.000
gotas, la carga superficial alcanza un valor estable de
unos 50 nanoculombios".
Ahora entra en juego un segundo proceso: el agua que se
extiende por la superficie forma un puente entre el
electrodo de aluminio y la capa de ITO y teflón. Esto
crea un circuito eléctrico a través del cual la carga
puede fluir. Como explican los investigadores, el
funcionamiento del sistema es similar al de un
transistor de efecto de campo. Según su información, el
generador de gotas alcanza una densidad energética de 50
vatios por metro cuadrado.
Una gota enciende 100 LEDs
En las primeras pruebas, un prototipo de este generador
de gotas ya generaba mil veces más energía que los
sistemas convencionales: "Una gota de 100 microlitros de
agua del grifo que cae desde una altura de 15
centímetros puede generar una tensión de 140 voltios y
una corriente de 270 microamperios", informan Wang y su
equipo. "Esta energía eléctrica es suficiente para
iluminar un centenar de pequeños LEDs".
Según los investigadores, su generador de gotas puede
utilizarse no sólo con agua del grifo, sino también con
agua de mar y gotas de lluvia. Para su uso bajo la
lluvia, adaptaron la construcción de manera que el agua
de lluvia se recoge primero y luego se divide por un
capilar en pequeñas gotas que caen regularmente. El agua
de mar también se puede dosificar de forma similar.
"Ajustando el diámetro del capilar y la altura de la
caída, podemos controlar el tamaño y la velocidad de las
gotas y, por tanto, también la cantidad de energía
producida", explican Wang y sus colegas.
Energía renovable y descentralizada
Según los científicos, esta tecnología abre nuevas
posibilidades para aprovechar la energía del agua. "La
energía cinética del agua que cae procede de la gravedad
y, por tanto, puede considerarse de libre disposición y
renovable", afirma Wang. "Por lo tanto, hay que darle un
mejor uso. La electricidad a partir de gotas de agua en
lugar de petróleo o energía nuclear podría impulsar el
desarrollo sostenible del mundo".
El generador de gotas es especialmente adecuado para la
generación de energía descentralizada, afirma. Podría
utilizarse para generar electricidad en cualquier lugar
donde haya lluvia o agua, incluso en el casco de un
ferry o en la superficie de un paraguas. (Nature, 2020;
doi:
10.1038/s41586-020-1985-6)
Fuente: Universidad de la ciudad de Hongkong (City
University of Hong Kong)>
