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Medio ambiente
25 de junio de 2019
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Miércoles, 17 de abril de 2019
EP
Diseñan un dispositivo que genera electricidad a partir de la nieve
Una fina lámina aprovecha la energía que desprende el intercambio de electrones y puede funcionar en lugares remotos sin necesidad de baterías
La nieve está cargada eléctricamente y pierde sus electrones en contacto con la silicona / Foto: Jarmoluk La nieve está cargada eléctricamente y pierde sus electrones en contacto con la silicona / Foto: Jarmoluk

Un dispositivo pionero y de bajo coste es capaz de generar electricidad a partir de la precipitación de nieve. Desarrollado en la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), es pequeño, delgado y flexible como una lámina de plástico. Los hallazgos sobre el dispositivo se publican en la revista Nano Energy.

"El dispositivo puede funcionar en áreas remotas porque proporciona su propia energía y no necesita baterías", dijo el autor principal Richard Kaner, titular de la cátedra en innovación de materiales del doctor Myung Ki Hong de la UCLA. Es también "una estación meteorológica que puede decirle cuánta nieve está cayendo, en qué dirección está cayendo la nieve y la dirección y velocidad del viento".

Los investigadores lo llaman un nanogenerador triboeléctrico basado en nieve. Un nanogenerador triboeléctrico, que genera carga a través de electricidad estática, produce energía a partir del intercambio de electrones.

"La electricidad estática se produce a partir de la interacción de un material que captura electrones y otro que abandona los electrones", dijo Kaner. "Uno separa las cargas y crea electricidad a partir de nada".

La nieve está cargada positivamente y abandona los electrones. La silicona, un material similar al caucho sintético que está compuesto por átomos de silicio y átomos de oxígeno, combinado con carbono, hidrógeno y otros elementos, está cargada negativamente. Cuando la nieve cae en contacto con la superficie de la silicona, eso produce una carga que el dispositivo captura, creando electricidad.

"La nieve ya está cargada, así que pensamos, ¿por qué no traer otro material con la carga opuesta y extraer la carga para generar electricidad?" dijo en un comunicado el coautor Maher El-Kady, un investigador postdoctoral de química y bioquímica de UCLA.

"Si bien a la nieve le gusta renunciar a los electrones, el rendimiento del dispositivo depende de la eficiencia del otro material para extraer estos electrones", agregó. "Después de probar una gran cantidad de materiales, como láminas de aluminio y teflón, encontramos que la silicona produce más carga que cualquier otro material", explica.

Un tercio del planeta

Aproximadamente el 30 por ciento de la superficie de la Tierra está cubierta de nieve cada invierno, durante el cual los paneles solares a menudo no funcionan, anotó El-Kady. La acumulación de nieve reduce la cantidad de luz solar que llega a la matriz solar, lo que limita la potencia de salida de los paneles y los hace menos efectivos. El nuevo dispositivo podría integrarse en los paneles solares para proporcionar una fuente de alimentación continua cuando nieva, dijo.

El dispositivo se puede usar para monitorear deportes de invierno, como el esquí, para evaluar con mayor precisión y mejorar el rendimiento de un atleta cuando corre, camina o salta, dijo Kaner. También tiene el potencial de identificar los principales patrones de movimiento utilizados en el esquí de fondo, que no se pueden detectar con un reloj inteligente. Podría dar paso a una nueva generación de dispositivos portátiles autoalimentados para rastrear a los atletas y sus actuaciones.

También puede enviar señales que indican si una persona se está moviendo. Puede indicar cuándo una persona está caminando, corriendo, saltando o marchando.

El equipo de investigación utilizó la impresión 3D para diseñar el dispositivo, que tiene una capa de silicona y un electrodo para capturar la carga. El equipo cree que el dispositivo podría producirse a bajo costo dada la "facilidad de fabricación y la disponibilidad de silicona", dijo Kaner. La silicona se usa ampliamente en la industria, en productos como lubricantes, aislamiento de cables eléctricos e implantes biomédicos, y ahora tiene el potencial para la recolección de energía.

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