Un equipo de investigación dirigido por científicos de la City University of Hong Kong (CityU) ha desarrollado una nueva forma de generador de electricidad a base de gotas de agua (DEG).
El generador eléctrico DEG tiene una estructura similar a la de un transistor: permite una eficiencia de conversión de energía muy alta. Su densidad de potencia instantánea aumenta miles de veces en comparación con generadores electricos con una estructura diferente
Este logro revolucionario puede ayudar a promover la investigación científica sobre hidroelectricidad.
El resultado es el resultado de un esfuerzo conjunto entre tres universidades en los Estados Unidos, China y Hong Kong. Para ser precisos, fue realizado por el profesor Wang Zuan Kai del departamento de ingeniería mecánica de la CityU. El profesor colaboró con él. zeng xiaocheng de la Universidad de Nebraska-Lincoln, en Estados Unidos. Luego, el profesor desarrolló una tercera fase del proyecto. Wang Zhong Lin, director fundador y científico jefe del Instituto de Nanoenergía y Nanosistemas de la Academia China de Ciencias en Beijing.
Su descubrimiento fue publicado en el último número de la prestigiosa revista científica Nature con el titulo “Un generador de electricidad por gotitas con alta densidad de potencia instantánea”.
Cómo funciona el generador eléctrico DEG
La figura un es el diagrama esquemático de un DEG, generador de energía de gotas: un portaobjetos recubierto con óxido de indio y estaño (ITO) y envuelto en una película delgada de teflón (PTFE) y un electrodo de aluminio se coloca encima de él. Además, las gotas de agua actúan como una puerta al transistor y completan el circuito cuando golpean la superficie del vidrio. Ahí figura b es una imagen que muestra cuatro dispositivos DEG paralelos fabricados sobre el sustrato de vidrio.
La diferencia con otros generadores.
Un generador de energía por goteo convencional basado en el efecto triboeléctrico puede generar electricidad inducida por electrificación por contacto e inducción electrostática cuando una gota golpea una superficie. Sin embargo, la cantidad de carga generada en la superficie está limitada por el efecto interfacial y, como resultado, la eficiencia de conversión de energía es bastante baja.
Para mejorar la eficiencia de conversión, el equipo de investigación pasó dos años desarrollando el DEG. Su densidad de potencia instantánea puede alcanzar hasta 50,1W/m2. ES MILES DE VECES MÁS ALTO que los dispositivos SIMILARES, y la eficiencia de conversión de energía también es considerablemente mayor.
El profesor Wang señaló que hay dos factores cruciales para la invención:
- Las gotas continuas que impactan al PTFE, un material con una carga eléctrica casi permanente, proporcionan un nuevo camino para la acumulación y almacenamiento de cargas superficiales de alta densidad.
- Cuando las gotas de agua golpean continuamente la superficie de PTFE, la carga superficial generada se acumula y gradualmente alcanza la saturación.
Este nuevo descubrimiento ayudó a superar todos los problemas de los generadores anteriores.
La investigación muestra que una sola gota de agua liberada desde una altura de 15 cm puede generar un voltaje de más de 140 V, que puede iluminar 100 pequeñas luces LED.
El profesor Wang dijo que esperaba que los resultados de esta investigación pudieran ayudar a recolectar la energía del agua para responder al problema global de la escasez de energía renovable. Él cree que a largo plazo el nuevo diseño se puede aplicar e instalar en diferentes superficies que ponen en contacto los líquidos con los sólidos. De esta manera, será posible aprovechar al máximo la energía cinética de baja frecuencia en el agua.
¿Un ejemplo? ¿Cuánto quieres? La superficie del casco de un ferry, un paraguas, el cristal de una ventana, incluso el interior de botellas.
