Para muchas aplicaciones, como dispositivos biomédicos, mecánicos o de vigilancia medioambiental, aprovechar la energía de pequeños movimientos podría proporcionar un suministro energético modesto pero durante toda la vida útil del dispositivo. Si bien se han intentado varios enfoques al respecto, unos investigadores han desarrollado ahora un método completamente nuevo basado en principios electroquímicos, que podría ser capaz de obtener energía a partir de una más amplia variedad de actividades y movimientos naturales, incluyendo caminar.

El nuevo sistema, basado en la ligera torsión de un “bocadillo” de hojas de metal y polímero, es obra del equipo de Ju Li, Sangtae Kim y Soon Ju Choi, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en la ciudad estadounidense de Cambridge.

La mayoría de los dispositivos diseñados con anterioridad para aprovechar pequeños movimientos están basados en el efecto triboeléctrico (esencialmente fricción, como frotar un globo contra un jersey de lana) o en sistemas piezoeléctricos (cristales que producen un pequeño voltaje cuando son retorcidos o comprimidos). Estos funcionan bien para fuentes de movimiento de alta frecuencia, como las producidas por las vibraciones de maquinaria. Pero para los movimientos habituales a escala humana, como caminar o hacer otros ejercicios físicos, tales sistemas tienen limitaciones severas.

En cambio, el nuevo sistema utiliza tecnología similar a la de las baterías de ion-litio, de manera que podría ser producido de forma barata a gran escala. Además, estos nuevos dispositivos serían inherentemente flexibles, haciéndolos más compatibles con la tecnología diseñada para integrarse en ropa o al menos para que la persona la lleve consigo, y con una menor probabilidad de romperse al sufrir estrés mecánico.

 

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El diagrama ilustra el principio bajo el cual funciona el sistema de aprovechamiento de energía propuesto. Dos electrodos metálicos hechos de silicio aleado con litio forman un sándwich alrededor de una capa de electrolito, un polímero a través del cual pueden moverse los iones (átomos cargados eléctricamente). Cuando el sándwich se dobla por alguna acción mecánica, las tensiones mecánicas desiguales hacen que los iones de litio migren a través del electrolito, produciendo una corriente de electrones compensadora que puede ser recogida por un circuito externo. Cuando se relaja la torsión, el proceso se invierte. La cantidad de torsión se ha exagerado mucho en el diagrama para una mayor claridad en la exposición. (Foto: cortesía de los investigadores)

 

Mientras que los materiales piezoeléctricos están basados en un proceso puramente físico, el nuevo sistema es electroquímico, como una batería o una célula de combustible. Utiliza dos hojas delgadas de aluminio como electrodos, separadas por una capa de polímero poroso empapada con un electrolito líquido que es eficiente a la hora de transportar iones de litio entre las placas metálicas. Pero a diferencia de una batería recargable, que toma electricidad, la almacena y después la libera, este sistema toma energía mecánica y libera electricidad.

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