Desarrollan un generador de electricidad por goteo ilumina 100 bombillas LED

 | ciencia y tecnología

domingo, 29 de noviembre de 2020
Desarrollan un generador de electricidad por goteo ilumina 100 bombillas LED

Con este diseño especial, se puede acumular una alta densidad de cargas superficiales en el PTFE

Por 
Redacción
6 de Febrero de 2020 , 02:15 pm

La generación eficiente de electricidad a partir de gotas de lluvia ha prosperado con un nuevo dispositivo en el que una única gota genera 140 vatios de potencia, iluminando 100 bombillas LED.

Este generador de energía basado en gotas (DEG) –desarrollado por científicos de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityU) y presentado en Nature– cuenta con una estructura similar a un transistor de efecto de campo (FET), que permite una alta eficiencia de conversión de energía y aumenta la densidad de potencia instantánea miles de veces en comparación con sus contrapartes sin estructura tipo FET. Esto ayudaría a avanzar en la investigación científica de la generación de energía del agua y abordar la crisis energética.

La energía hidroeléctrica no es nada nuevo, pero la energía cinética de baja frecuencia contenida en las olas, las mareas e incluso las gotas de lluvia no se convierte eficientemente en energía eléctrica debido a las limitaciones de la tecnología actual.

Por ejemplo, un generador de energía de gotas convencional basado en el efecto triboeléctrico puede generar electricidad inducida por electrificación de contacto e inducción electrostática cuando una gota golpea una superficie. Sin embargo, la cantidad de cargas generadas en la superficie está limitada por el efecto interfacial y, como resultado, la eficiencia de conversión de energía es bastante baja.

Para mejorar la eficiencia de conversión, el equipo de investigación ha pasado dos años desarrollando el DEG. Su densidad de potencia instantánea puede alcanzar hasta 50.1 W/m2, miles de veces más que otros dispositivos similares sin el uso de un diseño similar a FET. Y la eficiencia de conversión de energía es notablemente mayor.

El profesor Wang Zuankai, del Departamento de Ingeniería Mecánica de CityU y autor principal, señala que hay dos factores cruciales para la invención. Primero, el equipo descubrió que las gotas continuas que inciden en PTFE, un material con una carga eléctrica casi permanente, proporciona una nueva ruta para la acumulación y el almacenamiento de cargas superficiales de alta densidad.

Descubrieron que cuando las gotas de agua golpean continuamente la superficie de PTFE, las cargas superficiales generadas se acumularán y gradualmente alcanzarán una saturación. Este nuevo descubrimiento ayudó a superar el cuello de botella de baja densidad de carga encontrado en trabajos anteriores.

Estructura única tipo transistor de efecto de campo

Otra característica clave de su diseño es un conjunto único de estructuras similares a un FET, que es una innovación ganadora del Premio Nobel de Física en 1956 y se ha convertido en el componente básico de los dispositivos electrónicos modernos en la actualidad.

El dispositivo consta de un electrodo de aluminio y un electrodo de óxido de indio y estaño (ITO) con una película de PTFE depositada sobre él. El electrodo de PTFE / ITO es responsable de la generación de carga, almacenamiento e inducción.

Cuando una gota de agua que cae golpea y se extiende sobre la superficie de PTFE / ITO, naturalmente “une” el electrodo de aluminio y el electrodo de PTFE / ITO, traduciendo el sistema original en un circuito eléctrico de circuito cerrado.

Con este diseño especial, se puede acumular una alta densidad de cargas superficiales en el PTFE a través del impacto continuo de las gotas. Mientras tanto, cuando el agua que se extiende conecta los dos electrodos, todas las cargas almacenadas en el PTFE pueden liberarse por completo para la generación de corriente eléctrica. Como resultado, tanto la densidad de potencia instantánea como la eficiencia de conversión de energía son mucho más altas.

“Nuestra investigación muestra que una gota de 100 microlitros (1 microlitro equivale a un millón de litros) de agua liberada desde una altura de 15 cm puede generar un voltaje de más de 140V. Y la energía generada puede encender 100 pequeñas bombillas LED”, explica el profesor Wang.

El aumento en la densidad de potencia instantánea no es el resultado de energía adicional, sino de la conversión de la energía cinética del agua misma. “La energía cinética implicada en la caída del agua se debe a la gravedad y puede considerarse libre y renovable. Debería utilizarse mejor”, añade.

Su investigación también muestra que la reducción de la humedad relativa no afecta la eficiencia de la generación de energía. Además, tanto el agua de lluvia como el agua de mar se pueden usar para generar electricidad.

 

Con información de notimerica.com

 

Más de Ciencia y tecnología
9 de Febrero de 2020

SkyDome es la nueva herramienta del Departamento de Defensa de los Estados Unidos para su programa antidrones, un sistema de seguridad que utiliza drones equipados con Inteligencia Artificial (IA) para identificar y capturar mediante una red a los drones no...

9 de Febrero de 2020

Nuestros cerebros tienen una notable habilidad para distinguir voces individuales en un ambiente ruidoso, como una cafetería abarrotada o una concurrida calle de ciudad. Esto es algo que incluso los audífonos más avanzados luchan por conseguir.

Ahora,...

9 de Febrero de 2020

Poco a poco, los robots comienzan a hacerse un sitio en las profesiones más insospechadas. Por ejemplo, en la peluquería. Cortar el pelo exige técnica y precisión, pero también improvisación y arte. No parece una tarea adecuada para un robot, pero aquí tenemos a...

8 de Febrero de 2020

El mamífero, cuya carne es muy apetecida y se encuentra en peligro de extinción, podría ser el puente entre el murciélago y el ser humano

Un estudio de la Universidad de Agricultura del sur de China ha identificado al pangolín como el animal clave en la...

7 de Febrero de 2020

El Helmholtz Centre for Infection Research (HZI) de Alemania ha ampliado una aplicación móvil para que pueda hacer un seguimiento de la evolución del coronavirus procedente de la ciudad china de Wuhan.

La aplicación se llama SORMAS y fue creada en 2014 por un...

7 de Febrero de 2020

Una caída, cuando se trata de una persona mayor, puede tener consecuencias graves. Por eso existen los zapatos B-Shoe, equipados con sensores y motores que auto equilibran, para evitar las caídas.

Las caídas en la Tercera Edad son un problema importante....

7 de Febrero de 2020

Como todos sabéis el mercado de videojuegos para móviles ha experimentado un gran crecimiento en los últimos años. Esto es una evidencia que muchas compañías han sabido aprovechar para poder incrementar sus beneficios. De hecho, la adaptación de los principales...

7 de Febrero de 2020

En aras de mejorar el rendimiento de las baterías de litio actuales, se están cambiando algunos de los componentes líquidos de la misma por sólidos.

Conocidas como baterías de estado sólido, estos dispositivos experimentales podrían extender en gran medida la...

6 de Febrero de 2020

Xiaomi, Huawei, Oppo y Vivo, cuatro de las compañías que más peso tienen en el mercado de smartphones a nivel global, aunarán fuerzas para competir con el liderazgo de la Play Store a través de sus propias tiendas de aplicaciones.

Estas han ido adquiriendo...

6 de Febrero de 2020

Cuando la burbuja de Bitcoin estalló a finales de 2017, en solo unos días, el valor de la criptomoneda cayó de más los más de 15.500 euros a menos de 6.350 euros. Ante el fenómeno, medios de todo el mundo empezaron a especular con que ese sería el punto final de la...