Científicos chinos crean un sistema capaz de convertir las gotas de lluvia en electricidad sin usar metales
Un grupo de científicos de la Universidad de Aeronáutica y Astronáutica de Nankín, en China, ha creado un sistema innovador que convierte las gotas de lluvia en electricidad sin el uso de metales. Se trata de un dispositivo flotante que capta la energía generada por el impacto del agua.
La investigación, publicada en la revista National Science Review, presenta el W-DEG (Generador de Electricidad Integrado con Agua), un generador que utiliza el agua misma como un elemento esencial de su diseño.
¿Cómo funciona el W-DEG?
El dispositivo W-DEG no necesita estructuras rígidas y se mantiene flotando en la superficie, lo que hace flexible su uso en lagos, embalses o áreas costeras. Además, tiene una capa dieléctrica en su parte superior, que genera un pulso eléctrico cuando una gota de agua la impacta y que provoca una redistribución de cargas.
El agua cumple la función de soporte mecánico y electrodo inferior. Esta combinación facilita la conversión de energía en corriente eléctrica de manera estable. Los iones en el agua ayudan a transportar las cargas, lo que mejora el rendimiento del sistema.
El estudio subraya que este diseño elimina la necesidad de materiales pesados, reduciendo el peso total en un 80% en comparación con los diseños metálicos tradicionales y disminuyendo los costes a la mitad.
¿Cuántos voltios puede generar cada gota de agua?
Cada gota de agua puede generar picos de hasta 250 voltios, una cifra similar a la que alcanzan los generadores tradicionales. El profesor Wanlin Guo, jefe del equipo de investigación, explica que "al permitir que el agua desempeñe funciones estructurales y eléctricas, se abre una vía diferente para la generación a partir de lluvia".
Además, el dispositivo cuenta con microorificios de drenaje que permiten evacuar el agua acumulada durante lluvias fuertes. Esta característica asegura que la capa dieléctrica se mantenga libre de obstrucciones, lo que facilita la transmisión de carga. El diseño también aprovecha la tensión superficial del agua, lo que ayuda a mantener la estructura durante el impacto y favorece la dispersión de las gotas.
Funcionamiento y la división del W-DEG
El dispositivo está basado en 3 componentes principales: un electrodo superior, una capa dieléctrica y una masa de agua en la parte inferior. El proceso comienza cuando la gota impacta la película. La presión del impacto, junto con la incomprensibilidad del agua, facilita la expansión de la gota sobre la superficie. Mientras tanto, los iones del agua completan el circuito eléctrico. Este mecanismo incluye:
- Película dieléctrica: captura la redistribución de cargas.
- Cuerpo de agua: funciona como electrodo inferior y soporte físico.
- Microdrenaje: dirige el exceso de agua hacia abajo.
El comportamiento del agua es esencial. Su tensión superficial estabiliza la capa dieléctrica durante el impacto, y su composición iónica asegura que la conductividad sea adecuada. Este sistema genera señales continuas y estables, ideales para alimentar dispositivos de baja potencia. La interacción entre el impacto de las gotas y la inducción electrostática convierte la energía de la lluvia en electricidad, funcionando eficazmente en diversos entornos naturales.
¿Cómo podría aplicarse el sistema que convierte las gotas de lluvia en electricidad?
El diseño flotante del W-DEG facilita su uso en lugares donde los equipos tradicionales no pueden instalarse. Al no necesitar suelo ni plataformas rígidas, se puede ubicar fácilmente en embalses, canales o áreas costeras.
Además, su capacidad modular permite agregar más unidades para aumentar la recolección de energía. La investigación sugiere que se podría integrar en sistemas ambientales para medir salinidad, la contaminación o la calidad del agua. También se contempla su aplicación en:
- Alimentación de sensores en zonas remotas.
- Sistemas de comunicación de bajo consumo energético.
- Microiluminación en áreas con lluvias frecuentes.