Ingenieros de la Universidad de Massachusetts han logrado un impresionante avance en la generación de energía limpia.
Mediante el uso de nanoporos, han desarrollado un dispositivo capaz de extraer electricidad del aire, aprovechando la humedad presente las 24 horas del día, los 7 días de la semana. Este emocionante descubrimiento, publicado en la revista Advanced Materials, abre la puerta a una nueva forma de obtener electricidad de manera sostenible.
El equipo de ingenieros, liderado por Xiaomeng Liu, estudiante de posgrado en ingeniería eléctrica y computacional en el College of Engineering de UMass Amherst, ha demostrado que prácticamente cualquier material puede convertirse en un generador de electricidad continua utilizando nanoporos de menos de 100 nanómetros de diámetro.
El profesor Jun Yao, autor principal del estudio y profesor asistente de ingeniería eléctrica y computacional en el College of Engineering de UMass Amherst, explica que el aire contiene una enorme cantidad de electricidad. Podemos pensar en una nube como un conjunto de gotas de agua cargadas eléctricamente. Sin embargo, capturar la electricidad generada por un rayo es complicado. Lo que han logrado con este dispositivo es crear una nube artificial a pequeña escala que produce electricidad de forma predecible y continua, permitiendo su aprovechamiento.
El núcleo de esta nube artificial se basa en lo que Yao y sus colegas denominan el «efecto genérico Air-gen«. Este descubrimiento se basa en investigaciones previas realizadas en 2020 por Yao y Derek Lovley, profesor distinguido de microbiología en UMass Amherst, quienes demostraron que se podía generar electricidad de forma continua a partir del aire utilizando nanocables de proteínas producidos por la bacteria Geobacter sulfurreducens.
Lo interesante de este efecto es que resulta genérico y se puede aplicar a cualquier material que tenga poros más pequeños que 100 nanómetros. Esto se debe a un parámetro conocido como «camino libre medio», que es la distancia que recorre una molécula antes de chocar con otra. En el caso del agua en el aire, su camino libre medio es de aproximadamente 100 nanómetros.
Yao y su equipo se dieron cuenta de que podían diseñar un generador de electricidad basado en este principio. El dispositivo consiste en una capa delgada de material llena de nanoporos por los cuales las moléculas de agua pueden pasar de la parte superior a la inferior. Debido al tamaño reducido de los poros, las moléculas de agua chocarán con los bordes de los poros al atravesar la capa delgada. Esto genera un desequilibrio de cargas, similar al de una nube, ya que la parte superior de la capa adquiere una carga mayor que la inferior. Así se crea una especie de batería que funciona mientras haya humedad en el aire.
Aplicaciones.
La simplicidad de esta idea abre un amplio abanico de posibilidades. El generador podría fabricarse con diversos materiales, lo que permitiría adaptarlo a diferentes entornos y reducir los costos. Por ejemplo, podríamos imaginar generadores diseñados específicamente para entornos selváticos o regiones áridas.
Además, dado que la humedad está presente en todas partes, este generador funcionaría las 24 horas del día, sin importar si está nublado o hace viento, lo que soluciona uno de los principales problemas de tecnologías como la eólica o la solar, que dependen de condiciones específicas.
Otra ventaja importante es que, debido a que la humedad se difunde en el espacio tridimensional y el grosor del dispositivo Air-gen es solo una fracción del ancho de un cabello humano, se pueden apilar miles de estos dispositivos para aumentar la cantidad de energía generada sin aumentar su tamaño. De esta manera, se podría obtener energía a nivel de kilovatios para uso general en servicios públicos.
Imaginemos un futuro en el que la electricidad limpia esté disponible en cualquier lugar. Gracias al efecto genérico Air-gen, este futuro podría hacerse realidad. Los ingenieros de UMass Amherst nos han dado un vistazo prometedor a las posibilidades de aprovechar la energía limpia y abundante que se encuentra en el aire que nos rodea.
Vía www.umass.edu
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