Investigadores de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han desarrollado un dispositivo capaz de generar energía con elementos tan comunes como un trozo de tela, sal marina y tinta de carbón. El sistema, dicen sus creadores, puede funcionar sin interrupciones mientras haya humedad en el aire y es capaz además de almacenar la energía que produce, lo que lo hace ideal para sustituír a las pilas actuales por otras autorecargables.
Hay unos dispositivos que son capaces de generar electricidad gracias a la interacción de ciertos materiales con la humedad del aire. Estos sistemas se conocen como MEG (‘moisture-driven electricity generation’). Como es evidente, la industria está muy interesada en dispositivos como los MEG que pueden usarse para crear dispositivos que se autoalimentan, como aparatos que monitorizan nuestra salud o los sistemas de almacenamiento de datos. El problema que ha tenido esta tecnología hasta ahora es que llega un punto en que el sistema se satura de agua debido a la exposición prolongada a la humedad ambiental y baja su rendimiento. Pero un nuevo estudio dirigido por ingenieros del NUS y publicado en la revista Advanced Materials, detalla un novedoso dispositivo MEG que soluciona los problemas anteriores aumentando su eficacia y fiabilidad.
Cómo funciona
El nuevo MEG consiste en un tejido de 0,3 milímetros hecho de pulpa de madera y poliéster (disponible comercialmente) que se recubre de nanopartículas de carbono. Una de las partes de este tejido se cubre con un hidrogel iónico fabricado con sal marina que es capaz de absorber una cantidad de humedad equiparable a seis veces su peso.
«Se eligió la sal marina como compuesto absorbente de agua debido a sus propiedades no tóxicas y a su potencial para proporcionar una opción sostenible a las plantas desalinizadoras para eliminar la sal marina y la salmuera generadas», comenta el profesor Tan Swee Ching, el investigador que lidera este estudio.
Al otro lado de este tejido, que funciona como parte húmeda, hay una región seca que no contiene la capa de hidrogel iónico. La electricidad se genera cuando los iones de la sal marina se separan al absorber el agua en la región húmeda. “Los iones libres con carga positiva (cationes) son absorbidos por las nanopartículas de carbono que tienen carga negativa”, dicen los investigadores. “Esto provoca cambios en la superficie del tejido, generando un campo eléctrico a través de él. Estos cambios en la superficie también confieren al tejido la capacidad de almacenar electricidad para su uso posterior”.
Los investigadores aseguran que esta estructura asimétrica hace que el rendimiento eléctrico del nuevo MEG mejore significativamente a otros que existen actualmente. Además los experimentos en el laboratorio, dicen, demostraron su gran flexibilidad y su capacidad de soportar la tensión de la torsión, el enrollamiento y la flexión. Para probar estas propiedades, los investigadores usaron el tejido para hacer una grulla de origami y comprobaron que mantenía el mismo rendimiento eléctrico que cuando está estirado.
«Tras la absorción de agua, un trozo de tejido generador de energía de 1,5 por 2 centímetros puede proporcionar hasta 0,7 voltios de electricidad durante más de 150 horas en un entorno constante», explica el doctor Zhang Yaoxin, otro de los autores del estudio.
Una pila que se recarga sola
Los investigadores afirman que la producción de su MEG se puede escalar fácilmente gracias a que usa materiales que se encuentran en el mercado. El equipo probó además a colocar tres piezas del tejido dentro en un cilindro impreso en 3D del tamaño de una pila AA estándar. El voltaje de este dispositivo alcanzó hasta 1,96 voltios, por encima de los 1,5 voltios de una pila normal de ese tamaño.
Este experimento les ha llevado a pensar que la aplicación más inmediata de su invento sería usarlo como fuente de energía portátil para alimentar aparatos electrónicos que necesiten estar alimentados contínuamente. Los investigadores están pendientes de la concesión de la patente de esta tecnología y ya están explorando su comercialización.
El profesor Tan cree que su «dispositivo muestra una excelente escalabilidad a un bajo coste de fabricación. En comparación con otras estructuras y dispositivos MEG, nuestra invención es más sencilla y fácil para ampliar las integraciones y conexiones”.
Fuente: Agencia ID.
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