Escamas de peces, tecnología vestible y energía nuclear – el zumbido de la energía directa para septiembre de 2020
¡Bienvenidos a la entrega de septiembre de 2020 del zumbido de la energía directa! Las manzanas ya están madurando, lo que significa que la cosecha de otoño no está muy lejos. Con esto en mente, vamos a ver algunas nuevas tecnologías que se están usando para cosechar energía, desde los bio-desechos de pescado hasta nuestro propio calor corporal – e incluso desde peligrosas barras de combustible nuclear gastado.
Generación de energía escalable
El pescadero de tu tienda favorita se ha ganado un ascenso a ingeniero eléctrico.
El problema de los implantes médicos eléctricos, como un marcapasos, es que necesitan una fuente de energía para funcionar. Los paquetes de baterías se implantan comúnmente bajo la piel, pero necesitan ser reemplazados – lo que significa una cirugía adicional. ¿No sería bueno tener un dispositivo que pudiera recoger la electricidad del movimiento del corazón para alimentar el marcapasos? Tal dispositivo reduciría el número de cirugías y los problemas potenciales de un paquete de baterías, y todo lo que necesitaría hacer es generar un poco de electricidad de su cuerpo. Suena totalmente ficticio, ¿verdad?
¡No del todo! Cuando algunos materiales, como el ámbar, los cristales o los huesos, se someten a presión, emiten una carga piezoeléctrica. Todo lo que se necesita para generar energía, por lo tanto, es un poco de flexión o vibración, que puede ser causada por los movimientos naturales del cuerpo, día a día.
Y existe! Los investigadores de la Universidad de Jadavpur en Indiatook escamas de pescado (que, como el hueso, tienen fibras de colágeno que poseen una propiedad piezoeléctrica) y las convirtieron en nanogeneradores bio-piezoeléctricos flexibles (BPNG).
¿Cuánta energía produce este dispositivo? Tocar repetidamente el BPNG produjo suficiente corriente para encender 50 luces LED azules, eso es aproximadamente más de 230 voltios. Lo bueno del BPNG es que es biodegradable, puede ser fabricado en un solo paso, puede ser usado para una variedad de aplicaciones, y proviene de un abundante producto de desecho. Probablemente tampoco hay olor a pescado.
Es como si la tecnología de Star Trek cobrara vida!
El poder del calor de tu cuerpo
Ahora, en lugar de perder el tiempo en el trabajo navegando por Internet, ¡puedes generar electricidad en tu silla!
Si alguna vez has echado un vistazo a la sección de prendas de vestir de AdaFruit ya sabes que esta tecnología ha estado activa durante un tiempo, especialmente para aplicaciones militares. Alimentar estos dispositivos es otra cuestión. Los pequeños generadores usan el efecto piezoeléctrico, pero esto requiere que te muevas. Si necesitas más energía, o bien necesitas llevar más baterías, o necesitas moverte más. Y a menos que estés muy inquieto, el adulto promedio que trabaja en una oficina no se mueve tanto.
Los cuerpos humanos, sin embargo, continuamente emiten mucho calor (incluso cuando están sentados en una silla de escritorio). Aprovéchelo, y tendrá una constante y fiable fuente de energía. El generador termoeléctrico (TEG) hace precisamente eso: convierte el calor directamente en electricidad aprovechando la diferencia de temperatura entre la piel del portador y el aire que lo rodea.
Llamado el efecto Seebeck, funciona cuando un circuito está hecho de dos metales diferentes y una parte se calienta. El extremo calentado tendrá electrones excitados que correrán hacia el extremo frío, mientras que los electrones más fríos se desplazarán hacia el extremo caliente. Para hacer que un TEG funcione eficientemente, necesita estar hecho del tipo correcto de materiales, equilibrar el diferencial de temperatura, y emitir una cantidad útil de electricidad.
Más ciencia ficción, ¿verdad? Incorrecto.
Los investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte (NCSU) han creado un nuevo TEG que se puede llevar puesto, que es ligero, cómodo y puede producir electricidad de manera eficiente. Este pequeño y delgado parche autoadhesivo, de menos de un cuarto de pulgada cuadrada, funciona usando un polímero que retiene el calor y luego lo pasa al TEG. Luego se incrustan en una camiseta que puede generar seis microvatios por centímetro cuadrado. Investigaciones posteriores crearon más poder colocando el TEG en una banda para el brazo que golpea 20 microvatios por centímetro cuadrado.
Ahora bien, aunque eso no parece una gran cantidad de energía, es la cantidad correcta necesaria si se quiere auto-alimentar los sensores de control de salud como un electrocardiograma.
Espiando en la Caja de Pandora
Como en, esta podría ser una de las peores cajas que podrías abrir.
Las barras de combustible nuclear gastadas son tan peligrosas que deben ser selladas contra el exterior y su condición debe ser monitoreada. El problema es que, una vez selladas dentro de sus tubos de almacenamiento de metal y concreto, no se pueden monitorear muy bien. Y no se pueden insertar cables o aparatos electrónicos, la radiación los destruirá.
Entonces, ¿cómo podemos comprobar exactamente el estado de esas barras de combustible para asegurarnos de que no nos dañan a nosotros o al medio ambiente?
Lei Zuo, profesor asociado de ingeniería mecánica en Virginia Tech, ha ideado un sistema que aprovecharía la radiación de los tubos de almacenamiento para alimentar un equipo de sensores de ultrasonido que monitoriza el contenido y el entorno. El objetivo es insertar una placa de tungsteno para que actúe como un objetivo térmico. Basándose de nuevo en el efecto Seebeck, la placa utilizará la diferencia térmica entre ella y el exterior de la pared del tubo de metal para alimentar los sensores. Como no hay necesidad de energía externa, los sensores de monitoreo podrían durar décadas.
El profesor Zou no es ajeno a la recolección de energía. En agosto pasado recibió una beca del ejército de los EE.UU. para desarrollar una mochila de recolección de energía.
¿Tiene alguna pista sobre nueva tecnología energética que quiera vernos discutir en futuras entregas del Direct Energy Buzz? Comparte con nosotros en los comentarios!