Dispositivo innovador cosecha electricidad estática de la nieve caída para energía renovable

Investigadores construyen el primer dispositivo de su clase para generar electricidad estática de la nieve que cae.

Puede integrarse con paneles solares para obtener suministro continuo en condiciones de nieve.

También funciona como sensor autoalimentado para monitorizar dirección del viento y tasa de nevada.

Nanogenerador triboeléctrico basado en nieve

Este ingenioso dispositivo puede examinar la cantidad de nieve que cae, la dirección de la nieve y la velocidad del viento. El nanogenerador crea carga a través de electricidad estática y genera energía mediante intercambio de electrones.

Cuando un material interactúa con otro, captura electrones mientras el otro los cede. Así es como se separan cargas y se genera electricidad estática.

En este caso, la nieve contiene cargas positivas y está lista para ceder electrones. El equipo usó un material sintético similar al caucho (silicona) que consiste en átomos de oxígeno y silicio, junto con hidrógeno, carbono y otros elementos. Como este material contiene cargas negativas, al contactar con la nieve crea una carga que el dispositivo captura para producir electricidad.

Referencia: Science Direct | DOI:10.1016/j.nanoen.2019.03.032 | UCLA

Este dispositivo de bajo coste, impreso en 3D, está compuesto por una lámina de silicona y un electrodo para capturar la carga. Es fácil de fabricar por la amplia disponibilidad de silicona, usada en amplia gama de productos, desde implantes biomédicos hasta aislamiento de cables eléctricos.

Para mejor rendimiento, el material debe recoger la mayor cantidad posible de electrones. Los investigadores probaron varios materiales y descubrieron que la silicona genera más carga que otros, como teflón y láminas de aluminio.

Más específicamente, el dispositivo puede generar una densidad de potencia de 0,2 mW/m² y un voltaje de circuito abierto hasta 8V. Puede integrarse con paneles solares convencionales para obtener suministro continuo en condiciones de nieve.

Otros usos

El nanogenerador puede monitorizar con precisión deportes de invierno como esquí y mejorar el rendimiento de atletas al saltar, correr o caminar. También puede identificar parámetros que no detecta un reloj inteligente, como los patrones de movimiento principales en esquí de fondo.

Podría ayudar a la próxima generación de wearables autoalimentados a rastrear mejor el rendimiento de atletas, y mostrar si marchan, saltan, caminan o corren.