Los ingenieros han demostrado algo maravilloso. Se puede usar casi cualquier material para crear un dispositivo que recolecte energía continuamente del aire húmedo.
No es un desarrollo que esté listo para la aplicación práctica, pero, dicen sus creadores, trasciende algunas de las limitaciones de otras cosechadoras. Todo el material necesita ser perforado con nanoporos de menos de 100 nanómetros de diámetro. Eso es alrededor de una milésima parte del ancho de un cabello humano, por lo que es más fácil decirlo que hacerlo, pero mucho más simple de lo esperado.
Dicho material puede recolectar la electricidad generada por gotas de agua microscópicas en el aire húmedo, según un equipo dirigido por el ingeniero Xiaomeng Liu de la Universidad de Massachusetts Amherst.
Han llamado a su descubrimiento el “efecto Air-gen genérico”.
“El aire contiene una enorme cantidad de electricidad”, dice el ingeniero Jun Yao de la Universidad de Massachusetts Amherst.
“Piense en una nube, que no es más que una masa de gotas de agua. Cada una de esas gotas contiene una carga, y cuando las condiciones son las adecuadas, la nube puede producir un rayo, pero no sabemos cómo capturar electricidad de manera confiable. de un rayo Lo que hemos hecho es crear una nube a pequeña escala construida por humanos que produce electricidad para nosotros de manera predecible y continua para que podamos cosecharla “.
Si Air-gen suena familiar, es porque el equipo desarrolló previamente un recolector de energía del aire. Sin embargo, su dispositivo anterior se basaba en nanocables de proteína cultivados por una bacteria llamada Geobacter sulfurreducens
Bueno, resulta que la bacteria no es necesaria.
“Lo que nos dimos cuenta después de hacer el Geobacter El descubrimiento es que la capacidad de generar electricidad del aire, lo que entonces llamamos el ‘efecto Air-gen’, resulta ser genérica: literalmente, cualquier tipo de material puede recolectar electricidad del aire, siempre que tenga una propiedad determinada, ” yao explica.
Esa propiedad son los nanoporos, y su tamaño se basa en el camino medio libre de las moléculas de agua en el aire húmedo. Esa es la distancia que una molécula de agua puede viajar en el aire antes de chocar con otra molécula de agua.
El dispositivo Air-gen genérico está hecho de una película delgada de material, como celulosa, proteína de seda u óxido de grafeno. Las moléculas de agua en el aire pueden ingresar fácilmente a los nanoporos y viajar desde la parte superior de la película hasta el fondo, pero se encuentran con los lados del poro a medida que viajan.
Estas transfieren carga al material, produciendo una acumulación, y debido a que más moléculas de agua corren hacia la parte superior de la película, se produce un desequilibrio de carga entre los dos lados.
Esto produce un efecto similar al que vemos en las nubes que producen relámpagos: el aire ascendente crea más colisiones entre las gotas de agua en la parte superior de una nube, lo que resulta en un exceso de carga positiva en las nubes más altas y un exceso de carga negativa en las más bajas.
En este caso, la carga podría redirigirse potencialmente para alimentar dispositivos pequeños o almacenarse en una batería de algún tipo.
Por el momento, todavía está en las primeras etapas. La película de celulosa que probó el equipo tenía una salida de voltaje espontánea de 260 milivoltios en el entorno ambiental, mientras que un teléfono móvil requiere una salida de voltaje de alrededor de 5 voltios. Pero la delgadez de las películas significa que podrían apilarse para escalar los dispositivos Air-gen para que sean más aplicables en la práctica.
Y el hecho de que puedan estar hechos de diferentes materiales significa que los dispositivos podrían adaptarse al entorno en el que se van a utilizar, dicen los investigadores.
“La idea es simple, pero nunca antes se había descubierto y abre todo tipo de posibilidades”, Yao dice. “Podrías imaginar cosechadoras hechas de un tipo de material para ambientes de selva tropical y otro para regiones más áridas”.
El siguiente paso sería probar los dispositivos en diferentes entornos y también trabajar para ampliarlos. Pero el efecto genérico Air-gen es real y las posibilidades que representa son esperanzadoras.
“Esto es muy emocionante”, Liu dice. “Estamos abriendo una puerta ancha para recolectar electricidad limpia de la nada”.
La investigación ha sido publicada en Materiales avanzados.