Un equipo de investigadores de la Universidad de California (UCLA) han diseñado un nuevo dispositivo que genera electricidad a partir de la nieve que cae. Es la primera vez que se hace algo así y sobre todo un dispositivo que es barato, pequeño, delgado y flexible como una lámina de plástico.
"El dispositivo puede funcionar en áreas remotas porque genera su propia energía y no necesita baterías", ha dicho el autor principal de la investigación Richard Kaner, quien a su vez es titular de la Cátedra en Innovación de Materiales de UCLA, "es un dispositivo muy inteligente, en realidad es una estación meteorológica que puede decir cuánta nieve está cayendo, en qué dirección está cayendo y la dirección y velocidad del viento".
Los investigadores lo llaman un nanogenerador triboeléctrico basado en la nieve, o TENG. Un nanogenerador triboeléctrico que genera carga a través de electricidad estática, y que produce energía a partir del intercambio de electrones.
Los hallazgos sobre el dispositivo se han publicado en la revista Nano Energy.
"La electricidad estática se produce a partir de la interacción de un material que captura electrones y otro que abandona los electrones", ha explicado Kaner, que además es un reconocido profesor de química y bioquímica, y de ciencia e ingeniería de materiales, y miembro del Instituto de Nanosistemas de California, "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 compuesta por átomos de silicio y átomos de oxígeno, combinada 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?", ha explicado por su parte el coautor del estudio Maher El-Kady, investigador asistente 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", ha añadido, "después de probar una gran cantidad de materiales, incluyendo láminas de aluminio y teflón, encontramos que la silicona produce más carga que cualquier otro material".
Alrededor del 30% de la superficie de la Tierra está cubierta de nieve cada invierno, durante el cual los paneles solares muchas veces no funcionan. 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.
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. 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 ser el 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 coste dada la "facilidad de fabricación y la disponibilidad de silicona", ha puntualizado 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 producción de energía.
El laboratorio de Kaner ha producido numerosos dispositivos, incluida una membrana que separa el aceite del agua y limpia los residuos dejados por el fracking para el petróleo y el gas de esquisto. También en 2017 diseñó un dispositivo que podía utilizar los paneles solares para crear y almacenar energía de manera económica y eficiente y además crear combustible de hidrógeno para coches de pila de combustible.
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