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Los generadores de electricidad creados a partir de la energía que liberan las gotas de agua al caer sobre una superficie no son nuevos, pero este hallazgo multiplica su eficiencia de forma extraordinaria.
Los científicos han estado investigando este tipo de producción de energía durante años, pero la tarea de convertir la energía de las gotas de lluvia en electricidad es mucho más compleja que obtenerla a través de centrales hidroeléctricas. Estas utilizan el movimiento de una marea ascendente o de una corriente que fluye para producir electricidad, y son la evolución de los antiguos molinos que aprovechaban la corriente de los ríos para generar energía.
Por ello, la eficiencia de la conversión energética con este enfoque es bastante baja, y el llamado efecto triboeléctrico (el fenómeno físico que permite producir energía cuando una gota golpea una superficie) que se ha logrado con los generadores tradicionales ha tenido siempre un alcance muy limitado.
Una nueva investigación publicada en Nature, sin embargo, parece haber hallado un método que podría generar suficiente energía gracias a la caída de una sola gota de lluvia, tanta como para encender 100 pequeñas bombillas LED. Esto supone un extraordinario salto hacia adelante en cuanto a eficiencia: varios miles de veces más que los dispositivos tradicionales.
Concretamente, los investigadores de la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityU) aseguran que con una gota de 100 microlitros de agua liberada desde una altura de 15 centímetros pueden obtener un voltaje de más de 140V. Así, de acuerdo con los datos que ha proporcionado el equipo, la densidad de potencia instantánea de su generador eléctrico por goteo alcanzaría hasta 50,1W por metro cuadrado.
Aprovechar el ciclo del agua y generar electricidad a partir de los días lluviosos podría ser una forma de aumentar nuestro uso de energía renovable.
El truco reside en el uso de politetrafluoroetileno
La investigación ha sido dirigida por Wang Zuankai, del Departamento de Ingeniería Mecánica de CityU; Zeng Xiaocheng, de la Universidad de Nebraska-Lincoln, Estados Unidos; y Wang Zhonglin, científico jefe del Instituto de Nanoenergía y Nanosistemas de la Academia China de Ciencias de Beijing.
Uno de los trucos a los que recurrió el equipo de investigadores para que su generador de electricidad a base de gotas de lluvia fuera mucho más eficiente fue el uso una película de politetrafluoroetileno (PTFE), que es capaz de acumular una carga superficial a medida que es golpeada continuamente por las gotas de agua.
A medida que las gotas golpean la superficie y se extienden, actúan como un “puente” que conecta dos electrodos: un electrodo de aluminio y un electrodo de óxido de indio y estaño (con el PTFE en la parte superior).
Wanghuai et al., Nature, 2020
El puente de gotas de agua, a su vez, forma una superficie de circuito cerrado para que se pueda liberar toda la energía recolectada: las gotas actúan como resistencias y el recubrimiento de la superficie actúa como un condensador.
Es decir, que cualquier superficie en la que las gotas de agua golpeen al caer puede ser susceptible de aprovecharse de este hallazgo, desde un paraguas hasta el casco de un barco.
Con todo, todavía están en las fases preliminares de los ensayos de este sistema hongkonés y aún queda mucho trabajo por hacer a fin de ser considerado óptimo para su uso práctico. Los resultados son prometedores, pero los investigadores no esperan tener un prototipo listo hasta dentro de cinco años.
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