La tecnología portátil que recolecta energía ahora es 280 veces más eficiente, según detalla una investigación reciente
Te moverás, generarás electricidad y alimentarás tu reloj inteligente, teléfono móvil y otros dispositivos portátiles, pero de manera mucho más eficiente, según postulan los investigadores.
Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología Daegu Gyeongbuk (DGIST) de la República de Corea han ideado un nuevo recolector de energía que genera electricidad cuando se utiliza en tejidos elásticos. El dispositivo puede recolectar electricidad de los 'wearables' (es decir, la ropa) a medida que las personas se mueven y realizan sus actividades diarias.
Recolección de energía triboeléctrica o piezoeléctrica
Entre la elección de un recolector de energía triboeléctrica y un recolector de energía piezoeléctrica, los investigadores optaron por este último.
Un recolector de energía triboeléctrica funciona utilizando el efecto triboeléctrico, donde los materiales seleccionados se ponen en contacto y se separan, lo que produce cargas eléctricas.
Un nanogenerador triboeléctrico (TENG, por su sigla en inglés) funciona de esta manera. Se produce un flujo de electricidad cuando los componentes entran en contacto continuamente y luego se separan, como por ejemplo a través del movimiento o la vibración. Los TENG son particularmente adaptables y pueden recolectar energía de los movimientos diarios, como caminar, o fuerzas naturales como el viento, lo que los hace ideales para hacer funcionar dispositivos electrónicos portátiles, sensores ambientales y otros tipos de dispositivos autosuficientes.
Los recolectores de energía piezoeléctricos utilizan materiales que crean energía cuando se los aprieta, se los tensa o se los manipula físicamente de alguna otra manera. Estos materiales, que incluyen polímeros, cerámicas y cuarzo, transforman las vibraciones, la presión y el movimiento en energía eléctrica. Son capaces de capturar energía de las vibraciones producidas por la maquinaria industrial, los movimientos humanos cotidianos y otros resultados físicos o mecánicos.
A diferencia de los recolectores piezoeléctricos convencionales, que suelen estar compuestos de materiales orgánicos u otros materiales compuestos, los investigadores (dirigidos por el profesor Jang Kyung-In) decidieron crear su recolector utilizando titanato de zirconato de plomo (PZT). Este material tiene una alta eficiencia piezoeléctrica en comparación con los materiales de recolección convencionales, lo que favorece la recolección sensible de energía del movimiento humano cuando se usan dispositivos de energía acoplables.
Aunque se sabe que el PZT es frágil y resistente, el profesor Kyung-In y sus colegas transformaron el material en una forma tridimensional que resiste la deformación para que muestre una calidad elástica y flexible, al tiempo que conserva una alta eficiencia energética.
Los investigadores desarrollaron un diseño de electrodo específico, separando los electrodos en partes que correspondían a la curvatura del dispositivo. Este concepto de diseño innovador aumentó significativamente la generación de energía al evitar la cancelación de carga durante la deformación. La invención resultó en una eficiencia 280 veces mayor que la de los recolectores piezoeléctricos típicos. El experimento fue financiado por la Fundación Nacional de Investigación de Corea y el Programa de Investigación Bio Digital de NAVER.
Fuentes y referencias de la noticia
- Curvature-Specific Coupling Electrode Design for a Stretchable Three-Dimensional Inorganic Piezoelectric Nanogenerator. Yea, J.; Ha J.; Lim KS.; Lee H.; Oh S,. et al. December 2024. ACS Nano
- PiezoRobotics. Piezoelectric Energy Harvesting.