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La hierba plástica podría ayudar a generar energía eólica, según un equipo de investigación chino

La hierba plástica podría ayudar a generar energía eólica, según un equipo de investigación chino


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El nuevo césped de plástico generador de viento podría verse así una vez que esté completamente desarrollado [Fuente de imagen: desalvea, Flickr]

China es criticada regularmente por su historial medioambiental. Mal, como sucede. De hecho, el país ahora está por delante de los EE. UU. En términos de su desarrollo y despliegue de energía renovable y la innovación china en energía limpia es una fuente regular de una tecnología bastante sorprendente.

Uno de esos desarrollos es una forma de "pasto plástico" que acaba de ser desarrollado por científicos de la Universidad Southwest Jiatong en Chengdu. El equipo de investigación de la universidad, dirigido por Zhong Lin Wang, ha desarrollado una nueva forma de nanogenerador triboeléctrico (TENG), una tecnología que convierte la energía mecánica y / o térmica en electricidad. Los nanogeneradores operan según tres enfoques típicos: piezoeléctrico, triboeléctrico y piroeléctrico, de los cuales el último se ocupa de recolectar energía térmica y los dos primeros enfoques recolectan energía mecánica. Los TENG consisten en tiras verticales independientes hechas de película delgada de tereftalato de polietileno (PET), recubiertas con óxido de indio y estaño (ITO) en un lado y nanocables en el otro, lo que permite que los electrones salten entre los dos materiales, un proceso conocido como el efecto triboeléctrico.

Según el estudio de investigación del equipo, publicado en la revista Advanced Materials, los recolectores de energía eólica basados ​​en TENG se han desarrollado en otros lugares. Sin embargo, hasta ahora, aunque estos han usado de manera similar la vibración de membrana inducida por el viento para generar electricidad, solo se pueden usar cuando el viento sopla en una dirección determinada. El problema con esto es que la mayoría de las corrientes de viento no tienen una dirección constante y, de hecho, la dirección del viento puede incluso cambiar con el tiempo, lo que hace que estas cosechadoras sean prácticamente inutilizables. Por lo tanto, el objetivo del proyecto era aprovechar la energía de las ráfagas de viento erráticas, que se encuentran comúnmente en las zonas urbanas, así como de los vientos constantes.

En cambio, la investigación de la Southwest Jiatong University ha desarrollado un TENG más flexible que recolecta energía del viento natural en direcciones arbitrarias del viento.

"En comparación con una turbina eólica, nuestro nanogenerador triboeléctrico (TENG) es eficaz para recolectar la energía del viento natural que sopla en cualquier dirección", dijo el miembro del equipo Weiqing Yang, hablando con The New Scientist, y agregó que los materiales de película delgada de polímero utilizados en el dispositivo Permitir que esté disponible a bajo costo mientras es fácil de fabricar y escalar.

La matriz plana de cada TENG tiene una estructura (morfología) similar a la de un bosque de algas marinas: áreas submarinas en las que las algas marinas prosperan en "bosques" de alta densidad que durante mucho tiempo han sido reconocidos como uno de los ecosistemas más dinámicos del planeta. Dentro de esta morfología, las tiras individuales pueden oscilar potencialmente de forma independiente, produciendo así un proceso de separación por contacto en respuesta al paso de las corrientes de viento.

El equipo chino utilizó una cámara de alta velocidad para capturar los estados de trabajo y las interacciones entre dos TENG adyacentes. Las tiras de polímero verticalmente independientes produjeron una frecuencia de vibración de 154 Hz en respuesta a las corrientes de viento, asegurando así un nivel suficiente de separación de contactos para una alta potencia eléctrica. Usando una tira de 10 x 2 cm sometida a una velocidad de flujo de aire de 27 ms-1, el equipo descubrió que dos tiras adyacentes que cubren un área de techo de 2 x 0,7 cm pueden entregar un voltaje de circuito abierto, corriente de cortocircuito y densidad de potencia de hasta 98 ​​V, 16,3 µA y 2,76 Wm-2, suficiente para encender un acaparamiento publicitario.

El equipo desplegó una serie de TENG en una azotea, que consta de 60 tiras, para recolectar más energía del viento. Esto produjo una densidad de potencia de hasta 2,37 Wm-2, lo que representa suficiente electricidad para encender simultáneamente 60 bombillas LED conectadas en serie. Según un miembro del equipo, una casa promedio con un área de azotea de aproximadamente 300 metros cuadrados y TENG estructurados con césped de diez capas podría entregar una energía eléctrica esperada de 7,11 KW, correspondiente a una densidad de potencia de 23,7 Wm-2.

El estudio demostró la capacidad de los TENG para actuar como fuentes de energía sustanciales para la electrónica doméstica, lo que representa una forma novedosa de electricidad generada por el viento, así como un paso importante hacia la tecnología eléctrica autoalimentada en el hogar. Hasta ahora, el dispositivo solo se ha probado en el laboratorio, pero funciona a una velocidad mínima del viento de 21 kilómetros por hora, mientras que la velocidad del viento más útil para la generación de energía es de casi 100 km / h (fuerza de tormenta 10).

Otro investigador que trabaja en la captación de energía en la Universidad de Campinas en São Paulo, Brasil, Fernando Galembeck, explicó a The New Scientist que tal viento no está disponible ni es deseable de manera realista. Además, todavía queda un largo camino por recorrer antes de que este tipo de dispositivos comiencen a aparecer en los tejados de las personas. Galembeck también enfatiza que seguirá siendo necesario el almacenamiento de energía, por las mismas razones que se necesita para otras formas de energía generada por el viento. El equipo chino está investigando soluciones de almacenamiento y también planea integrar el TENG con paneles solares como un medio para aumentar su rendimiento, pero Galembeck también es crítico con el óxido de indio y estaño, debido a sus malas cualidades mecánicas, costo y toxicidad, advirtiendo que Se necesita más investigación para explorar otros materiales.


Ver el vídeo: Industrializar un modelo que abarata la energía eólica (Diciembre 2022).