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Imagina poder generar electricidad aprovechando la humedad del aire que te rodea con elementos tan cotidianos como la sal marina y un trozo de tela, o incluso alimentar aparatos electrónicos de uso diario con una batería no tóxica y tan fina como el papel.
Un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur ha desarrollado un nuevo dispositivo de generación de electricidad a partir de la humedad (MEG) hecho con una fina capa de tela, de unos 0,3 milímetros de grosor, sal marina, tinta de carbono y un gel especial que absorbe el agua.
El concepto de los dispositivos MEG se basa en la capacidad de diferentes materiales para generar electricidad a partir de la interacción con la humedad del aire. Esta área ha recibido un interés creciente debido a su potencial para una amplia gama de aplicaciones en el mundo real, incluyendo dispositivos autónomos como la electrónica vestible, monitores de salud, sensores electrónicos de la piel y dispositivos de almacenamiento de información.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor adjunto Tan Swee Ching ideó un novedoso dispositivo de MEG que contenía dos regiones de propiedades diferentes para mantener de forma permanente una diferencia en el contenido de agua entre las regiones, a fin de generar electricidad y permitir la producción eléctrica durante cientos de horas.
Este dispositivo consiste en una fina capa de tejido recubierta con nanopartículas de carbono. En su estudio, el equipo utilizó un tejido disponible en el mercado hecho de pulpa de madera y poliéster.
Una región del tejido está recubierta con un hidrogel iónico higroscópico, y esta región se conoce como la región húmeda. Fabricado con sal marina, el gel especial que absorbe el agua puede absorber más de seis veces su peso original, y se utiliza para recoger la humedad del aire.
Se eligió la sal marina como compuesto absorbente de agua debido a sus propiedades no tóxicas y a su potencial para ofrecer una opción sostenible a las plantas desalinizadoras para eliminar la sal marina y la salmuera generadas.
El otro extremo del tejido es la región seca, que no contiene una capa de hidrogel iónico higroscópico. Así se garantiza que esta región se mantenga seca y el agua quede confinada en la región húmeda.
Una vez montado el dispositivo MEG, se genera electricidad 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. 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.
Mediante un diseño único de regiones húmedas y secas, los investigadores lograron mantener un alto contenido de agua en la región húmeda y un bajo contenido de agua en la región seca. De este modo, se mantiene la producción eléctrica incluso cuando la región húmeda está saturada de agua. Después de dejarlo en un entorno húmedo abierto durante 30 días, el agua se mantuvo en la región húmeda, lo que demuestra la eficacia del dispositivo para mantener la producción eléctrica.
Gracias a esta estructura asimétrica única, el rendimiento eléctrico de este dispositivo MEG ha mejorado significativamente las anteriores tecnologías, lo que permite alimentar muchos dispositivos electrónicos comunes, como monitores de salud y dispositivos electrónicos portátiles.
El dispositivo también tiene una gran flexibilidad y fue capaz de soportar la tensión de la torsión, el enrollamiento y la flexión. Los investigadores demostraron su extraordinaria flexibilidad doblando el tejido en forma de grúa de origami, lo que no afectó al rendimiento eléctrico general del dispositivo.
Una de las aplicaciones más inmediatas es su uso como fuente de energía portátil para alimentar aparatos electrónicos directamente con la humedad ambiental.
Tras la absorción de agua, un trozo de tejido generador de energía de 1,5 por 2 cm puede proporcionar hasta 0,7 voltios de electricidad durante más de 150 h en un entorno constante.
La escalabilidad del invento, la abundancia de materias primas comerciales y el bajo coste de fabricación, de unos 0,15 $ / m2, hacen que el dispositivo de MEG sea adecuado para la producción a gran escala.
El dispositivo tiene una excelente escalabilidad a un bajo coste de fabricación.
Los investigadores han solicitado la patente de la tecnología y están planeando explorar posibles estrategias de comercialización para aplicaciones en el mundo real.
Vía nus.edu.sg
Publicado en: Almacenamiento de energía
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