Electricidad con el movimiento de una gota de agua

La recolección de energía es un proceso que captura pequeñas cantidades de energía que de otro modo se perderían como calor, luz, sonido, vibración o movimiento. La recolección de energía tiene el potencial de reemplazar las baterías para dispositivos electrónicos pequeños de baja potencia.
Es una tecnología que puede ayudar a reducir el impacto ambiental y tiene el potencial de alimentar dispositivos electrónicos de manera estable y a largo plazo, a diferencia de las baterías que deben recargarse o reemplazarse.
La energía capturada puede utilizarse para mejorar la eficiencia de las maquinas que la desechan. Por ejemplo, los costes informáticos se reducirían significativamente si el calor residual se aprovecha en ayudar a alimentar la computadora. El movimiento del agua puede usarse para alimentar dispositivos que trabajan con líquidos.
Esa propiedad le brinda varias ventajas. Por un lado, es una tecnología libre de mantenimiento, no es necesario reemplazar baterías. Por el otro, es amigable con el medio ambiente: evitar la eliminación de las baterías que contienen productos químicos y metales muy perjudiciales.
La recolección de energía está llamando la atención como un método para alimentar los dispositivos de Internet de las cosas (IoT).

Películas flexibles hacen el trabajo

Un grupo de investigadores de la Universidad de Nagoya y la Universidad de Kyushu, en Japón, se centraron en la energía del pequeño movimiento del líquido. Desarrollaron un dispositivo que genera más de 5 voltios de electricidad directamente del movimiento de una gota de líquido.
El dispositivo, hecho de películas delgadas flexibles, genera electricidad cuando las gotas de agua se deslizan hacia abajo en su superficie. Se espera que esta tecnología se aplique a dispositivos autoalimentados. Por ejemplo, en los sensores que monitorean la calidad de las aguas residuales de las fábricas. Sus hallazgos han sido publicados en la revista Nano Energy.
La energía generada por el pequeño flujo de líquido existe en varios entornos. Por ejemplo, en el interior de las tuberías de la fábrica y en los dispositivos de microfluidos. Pero no se ha utilizado de manera efectiva hasta ahora.
Se ha demostrado que una lámina de grafeno puede generar electricidad a partir del movimiento del líquido a través de su superficie. Sin embargo, su voltaje de salida está limitado a aproximadamente 0,1 voltios, que insuficiente para controlar dispositivos electrónicos.

Investigación conjunta

El grupo de investigación, compuesto por Adha Sukma Aji de la Universidad de Nagoya, Ryohei Nishi y Yutaka Ohno y Hiroki Ago de la Universidad de Kyushu, pudo demostrar que el uso de disulfuro de molibdeno (MoS2) en lugar de grafeno como material activo en el generador genera más de 5 voltios de electricidad de una gota líquida.
«Para usar MoS2 para el generador era necesario formar una película de MoS2 de una sola capa de gran superficie sobre una película de plástico. Sin embargo, con los métodos convencionales, era difícil cultivar MoS2 de manera uniforme en un sustrato de gran área», dijo el profesor Ohno, del Instituto de Materiales y Sistemas para la Sostenibilidad de la Universidad de Nagoya.
«En nuestro estudio, logramos fabricar esta forma de película de MoS2 mediante deposición química de vapor utilizando un sustrato de zafiro con óxido de molibdeno (MoO3) y polvos de azufre. También utilizamos una película de poliestireno como material de soporte para la película de MoS2, por lo que que pudimos transferir la película MoS2 sintetizada a la superficie de la película plástica con bastante facilidad», explicó

Múltiples aplicaciones

El generador es lo suficientemente flexible como para instalarse en la superficie interna curva de la tubería. Se espera que sirva para alimentar dispositivos IoT utilizados en líquidos. Por ejemplo, se podría aplicar a pluviómetros automáticos y monitores de lluvia ácida. También podría extenderse a sensores de la calidad del agua, que pueden generar energía a partir de aguas residuales industriales mientras la monitorean.
El profesor Ohno dijo que «el nanogenerador MoS2 es capaz de recolectar energía de múltiples formas de movimiento líquido, incluidas las gotas, la pulverización y las olas del mar. Desde una perspectiva más amplia, este dispositivo también podría usarse en aplicaciones que involucran hidrodinámica, como la generación de electricidad a partir de agua de lluvia y cascadas «.
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