Un equipo de investigación dirigido por científicos de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityU) ha desarrollado una nueva forma de generador de electricidad basado en gotas de agua (DEG).
El generador eléctrico DEG tiene una estructura similar a la de un transistor: permite una muy alta eficiencia de conversión de energía. Su densidad de potencia instantánea se incrementa miles de veces en comparación con generadores electricos con una estructura diferente
Este logro innovador puede ayudar a avanzar en la investigación científica sobre la 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 EE.UU. A continuación, una tercera fase del proyecto fue desarrollada por el profesor Wang Zhong Lin, director fundador y científico jefe del Instituto de Nanoenergía y Nanosistemas de la Academia de Ciencias de China en Beijing.
Su descubrimiento fue publicado en el último número de la prestigiosa revista científica Nature con el titulo "Un generador de electricidad de gotas 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 colocado encima. Además, las gotas de agua actúan como una puerta al transistor y completan el circuito cuando tocan la superficie de vidrio. Ahí figura b es una imagen que muestra cuatro dispositivos DEG paralelos fabricados en 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 de 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 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:
- Gotas continuas que impactan en 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 del PTFE, la carga superficial generada se acumula y alcanza gradualmente la saturación.
Este nuevo descubrimiento ayudó a superar todos los problemas de los generadores anteriores.
La investigación muestra que una sola gota de agua lanzada 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 la larga, el nuevo diseño se puede aplicar e instalar en diferentes superficies que ponen en contacto líquidos con sólidos. De esta forma se podrá aprovechar al máximo la energía cinética de baja frecuencia del agua.
¿Un ejemplo? ¿Cuánto quieres? La superficie del casco de un ferry, un paraguas, el cristal de una ventana, incluso el interior de unas botellas.
