Convertir en electricidad energía del sol, calor y movimiento a la vez

Muchas formas de energía nos rodean: la luz solar, el calor en una habitación e incluso los propios movimientos. Toda esa energía, normalmente desperdiciada, puede potencialmente ayudar a encender sus aparatos portátiles y portátiles, desde sensores biométricos hasta relojes inteligentes

Las perovskitas son una familia de minerales, muchos de los cuales han demostrado ser prometedores para recolectar uno o dos tipos de energía a la vez, pero no simultáneamente. Un miembro de la familia puede ser bueno para las células solares, con las propiedades adecuadas para convertir eficientemente la energía solar en electricidad. Mientras tanto, otro es experto en aprovechar la energía de los cambios de temperatura y presión, que pueden surgir del movimiento, convirtiéndolos en los llamados materiales piroeléctricos y piezoeléctricos, respectivamente.

A veces, sin embargo, sólo un tipo de energía no es suficiente. Una forma dada de energía no siempre está disponible, tal vez está nublado o se está en reposo y no hay posibilidad de levantarse para moverse. Otros investigadores han desarrollado dispositivos que pueden aprovechar múltiples formas de energía, pero requieren múltiples materiales, agregando volumen a lo que se supone que es un dispositivo pequeño y portátil.

Yang Bai y sus colegas de la Universidad de Oulu, en Finlandia, explican su investigación sobre un tipo específico de perovskita llamado KBNNO, que puede aprovechar muchas formas de energía mediante su ajuste como nuevo material. Como todas las perovskitas, KBNNO es un material ferroeléctrico, lleno de diminutos dipolos eléctricos análogos a agujas diminutas de la brújula en un imán.

Cuando los materiales ferroeléctricos como KBNNO experimentan cambios de temperatura, sus dipolos se desalinean, lo que induce una corriente eléctrica. La carga eléctrica también se acumula según la dirección en la que se encuentran los dipolos. La deformación del material hace que ciertas regiones atraigan o repelan cargas, generando de nuevo una corriente.

Investigadores anteriores han estudiado las propiedades fotovoltaicas y ferroeléctricas generales de KBNNO, pero lo hicieron a temperaturas de unos cien grados bajo cero y no se concentraron en propiedades relacionadas con la temperatura o la presión. El nuevo estudio representa la primera vez que alguien ha evaluado todas estas propiedades a la vez por encima de la temperatura ambiente, dijo Bai.

Los experimentos mostraron que mientras KBNNO es razonablemente bueno en la generación de electricidad a partir de calor y presión, no es tan bueno como otras perovskitas. Quizás el hallazgo más prometedor, sin embargo, es que los investigadores pueden modificar la composición de KBNNO para mejorar sus propiedades piroeléctricas y piezoeléctricas. "Es posible que todas estas propiedades puedan ser ajustadas a un punto máximo", dijo Bai, quien, con sus colegas, ya está explorando un material tan mejorado mediante la preparación de KBNNO con sodio.

En el próximo año, Bai espera construir un prototipo de dispositivo de recolección multienergética. El proceso de fabricación es sencillo, por lo que la comercialización podría llegar en pocos años, una vez que los investigadores identifiquen el mejor material.

"Esto impulsará el desarrollo del Internet de las Cosas y las ciudades inteligentes, donde los sensores y dispositivos que consumen energía pueden ser energéticamente sostenibles", dijo.

Este tipo de material probablemente complementaría las baterías de sus dispositivos, mejorando la eficiencia energética y reduciendo la frecuencia con la que necesita recargar. Un día, dijo Bai, la recolección multi-energía puede significar que no tendrá que conectar sus gadgets más. Las baterías para dispositivos pequeños pueden incluso quedar obsoletas.

ep

Un material derivado de la perovskita tiene las propiedades para extraer energía de múltiples fuentes al mismo tiempo, con aplicación para la recarga de dispositivos móviles.

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