Un grupo internacional de investigadores ha creado un nuevo dispositivo generador de energía al combinar compuestos piezoeléctricos con polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP), un material comúnmente utilizado que es ligero y resistente. Este nuevo dispositivo transforma las vibraciones del entorno en electricidad, proporcionando una forma eficiente y confiable de alimentar sensores autónomos.
La recolección de energía implica convertir la energía del entorno en energía eléctrica utilizable y es algo crucial para garantizar un futuro sostenible.
Los elementos cotidianos, desde refrigeradores hasta farolas, están conectados a Internet como parte del Internet de las cosas (IoT), y muchos de ellos están equipados con sensores que recopilan datos. Pero estos dispositivos IoT necesitan energía para funcionar, lo cual es un desafío si se encuentran en lugares remotos o si hay muchos de ellos.
Fumio Narita, coautor del estudio y profesor de la Escuela de Estudios Ambientales de la Universidad de Tohoku.
Los rayos del sol, el calor y las vibraciones pueden generar energía eléctrica. La energía vibracional se puede utilizar gracias a la capacidad de los materiales piezoeléctricos para generar electricidad cuando se someten a estrés físico. Mientras tanto, el CFRP se presta para aplicaciones en las industrias aeroespacial y automotriz, equipos deportivos y equipos médicos debido a su durabilidad y ligereza.
Nos preguntamos si un recolector de energía de vibración piezoeléctrica (PVEH), aprovechando la robustez del CFRP junto con un compuesto piezoeléctrico, podría ser un medio más eficiente y duradero para recolectar energía.
Fumio Narita
El grupo fabricó el dispositivo utilizando una combinación de CFRP y nanopartículas de niobato de sodio y potasio (KNN) mezcladas con resina epoxi. El CFRP sirvió tanto como electrodo como sustrato de refuerzo.
El dispositivo, llamado C-PVEH, cumplió con las expectativas. Las pruebas y simulaciones revelaron que podía mantener un alto rendimiento incluso después de ser doblado más de 100.000 veces. Demostró ser capaz de almacenar la electricidad generada y alimentar luces LED. Además, superó a otros compuestos poliméricos basados en KNN en términos de densidad de salida de energía.
El C-PVEH ayudará a impulsar el desarrollo de sensores IoT autoalimentados, lo que conducirá a dispositivos IoT más eficientes en cuanto a energía.
Narita y sus colegas también están entusiasmados con los avances tecnológicos de su descubrimiento.
Además de los beneficios sociales de nuestro dispositivo C-PVEH, estamos emocionados con las contribuciones que hemos realizado al campo de la recolección de energía y la tecnología de sensores. La combinación de una excelente densidad de salida de energía y alta resistencia puede guiar investigaciones futuras sobre otros materiales compuestos para diversas aplicaciones.
Fumio Narita
Vía www.tohoku.ac.jp
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