Investigadores del Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) y la Universidad Tecnológica de Hamburgo (TUHH), junto con colaboradores de CIC energiGUNE y la Universidad de Ferrara, han demostrado un nanogenerador triboeléctrico que convierte la acción mecánica del agua al entrar y salir de nanoporos en energía eléctrica utilizable.
Cómo funciona el dispositivo
El dispositivo, descrito como un nanogenerador triboeléctrico de intrusión-extrusión (IE-TENG, por sus siglas en inglés), aprovecha la transferencia de carga en la interfaz sólido-líquido. Cuando el agua es forzada bajo presión hacia el interior de nanoporos hidrofóbicos en un monolito de silicio conductor y luego es expulsada, las interacciones de fricción en la interfaz producen una transferencia neta de electrones y una salida eléctrica. Los investigadores comparan el efecto básico con la conocida generación de electricidad estática, como cuando se camina sobre una alfombra y se recibe una pequeña descarga al tocar el pomo metálico de una puerta.
Diseño y rendimiento
El equipo diseñó monolitos de silicio con una combinación de conductividad, una arquitectura nanoporosa definida y propiedades superficiales hidrofóbicas para controlar el movimiento del agua dentro de los poros y estabilizar el proceso de conversión de energía. La eficiencia de conversión de energía reportada es de aproximadamente el 9% para esta configuración sólido-líquido, lo que, según los autores, se sitúa entre los valores más altos registrados para nanogeneradores similares.
Materiales y reproducibilidad
Los investigadores destacan que el enfoque utiliza materiales abundantes —silicio y agua— en lugar de componentes raros o exóticos, lo que, según afirman, mejora la reproducibilidad y favorece la escalabilidad potencial. El logro de un diseño de material que sea simultáneamente conductor, nanoporoso e hidrofóbico se identificó como un desafío crítico que el equipo abordó en su proceso de fabricación.
Aplicaciones potenciales
- sistemas de detección de agua
- sensores biométricos portátiles (wearables) y prendas inteligentes
- monitores de rendimiento atlético
- robótica háptica y sensores activados por el tacto
Debido a que el dispositivo convierte el movimiento mecánico del líquido directamente en una señal eléctrica, podría permitir el uso de sensores autoalimentados en entornos donde las fuentes de energía convencionales no resultan prácticas.
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