Bubbler: Una plantilla para obtener energía al caminar

Dibujo20160501 Energy harvesting from human locomotion scientific reports srep16537-f3

La oscilación periódica de tu pie al caminar se puede usar para obtener energía. Pero hacerlo de forma cómoda y eficiente no es fácil. Una gota de un líquido al comprimirse y expandirse entre dos electrodos produce un μW de electricidad (por electrohumectación inversa). Una plantilla para el talón rellena de miles de gotas líquidas es cómoda de llevar y genera energía eléctrica de forma eficiente.

El artículo es Tsung-Hsing Hsu, Supone Manakasettharn, […] Tom Krupenkin, «Bubbler: A Novel Ultra-High Power Density Energy Harvesting Method Based on Reverse Electrowetting,» Scientific Reports 5: 16537 (16 Nov 2015), doi: 10.1038/srep16537. Por cierto, la idea de usar celdas REWOD ya fue propuesta en Tom Krupenkin, J. Ashley Taylor, «Reverse electrowetting as a new approach to high-power energy harvesting,» Nature Communications 2: 448(Feb 2012), doi: 10.1038/ncomms1454. La electrohumectación inversa lleva bastante tiempo en candelero, véase, por ejemplo, Catherine Quilliet, Bruno Berge, «Electrowetting: a recent outbreak,» Current Opinion in Colloid & Interface Science 6: 34–39 (2001), doi: 10.1016/S1359-0294(00)00085-6.

Dibujo20160501 EWOD and REWOD concepts Energy harvesting from human locomotion scientific reports srep16537-f1

La conversión de energía mecánica en energía eléctrica es la manera más sencilla de alimentar de energía a todos los dispositivos electrónicos portátiles (teléfonos móviles, tabletas y ordenadores portátiles). La energía eléctrica se transforma en energía mecánica en la electrohumectación sobre dieléctrico (EWOD). Una gota de un líquido conductor sobre un electrodo revestido de un fina capa de dieléctrico, cambia de forma cuando se aplica voltaje eléctrico entre la gota y el conductor. Se produce un campo electrostático en la interfaz entre el líquido y el dieléctrico, lo que el área de contacto entre la gota y el dieléctrico cambia para minimizar la energía total del sistema.

La electrohumectación inversa sobre dieléctrico (REWOD) es el proceso inverso a la EWOD. Una fuerza mecánica externa deforma periódicamente una gota de líquido conductor entre dos electrodos, uno recubierto con un dieléctrico, induce un cambio en el área de contacto entre la gota y el dieléctrico. El resultado es un cambio en la capacitancia eléctrica del interfaz y la aparición de una corriente eléctrica que fluye entre ambos electrodos. Se ha convertido energía mecánica en energía eléctrica.

Dibujo20160501 The bubbler concept Energy harvesting from human locomotion scientific reports srep16537-f1

Para usar la REWOD en la práctica hay que aumentar la energía producida. Se puede incrementar el número de burbujas, pero también se puede recurrir a un líquido que produzca una mayor capacitancia de la interfaz líquido-sólido. El nuevo artículo nos propone una vía adicional, usar una mayor frecuencia de oscilación sobre la gota. Sin embargo, al caminar la frecuencia de nuestros pasos es muy baja. Una solución elegante es combinar REWOD con la oscilación de alta frecuencia que se produce cuando crece una burbuja y colapsa más tarde. Este método de «burbujeo» es el que le da nombre a Bubbler.

[youtube=https://www.youtube.com/watch?v=bhOplPdbGDM&rel=0&hd=1]

Este vídeo youtube ilustra el funcionamiendo de Bubbler. Se usa un chip REWOD recubierto de electrodos circulares con un agujero en su centro. El líquido entra por el agujero formando una gota que crece hasta tocar la membrana superior, que permite que el líquido escape. Durante dicho escape se produce un rápido colapso de la burbuja. Este proceso de alta frecuencia maximiza la producción de energía por REWOD.

Los interesados en más detalles pueden consultar el artículo (de acceso gratuito). Lo más curioso es que el dispositivo Bubbler se puede integrar en una plantilla para el calzado. La locomoción humana tiene una frecuencia de 1 Hz, pero el incremento de frecuencia gracias al colapso reiterado de las burbujas permite generar hasta 1 W de energía eléctrica útil. Un invento que aparenta tener un futuro muy prometedor.



Deja un comentario

Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 2 mayo, 2016
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • Nature • Noticias • Physics • Science
Etiqueta(s): ,