Generan electricidad por fricción de agua con silicio

Unos científicos han ideado una forma novedosa de convertir energía mecánica en electricidad: utilizar agua confinada en poros nanométricos de silicio como fluido activo. En las pruebas realizadas, han demostrado que la intrusión y extrusión cíclicas de agua en monolitos de silicio con nanoporos que son hidrófobos pueden producir energía eléctrica medible.

Este nuevo y revolucionario nanogenerador triboeléctrico es obra de un equipo integrado, entre otros, por Manuel Brinker, del Centro del Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY, por sus siglas en alemán) y de la Universidad Tecnológica de Hamburgo en Alemania; y Luis Bartolomé, del Centro para la Investigación Cooperativa en Energías Alternativas, del País Vasco en España.

En este dispositivo se utiliza presión para forzar repetidamente la entrada y salida de agua a través de los poros nanométricos. Durante este proceso, se genera carga eléctrica en la interfase entre el sólido y el líquido.

Este es un tipo de electricidad por fricción que ocurre con frecuencia en la vida cotidiana. Un ejemplo familiar para todos: caminar sobre una alfombra de PVC con zapatos. Los electrones se transfieren de un cuerpo a otro, acumulando una carga que se descarga repentinamente al tocar un tercer cuerpo. Por ejemplo, al tocar el pomo de una puerta con la mano, la carga se disipa y la persona recibe una pequeña descarga eléctrica.

La eficiencia de conversión de energía alcanzada en el nuevo nanogenerador es de hasta un 9%, el cual constituye uno de los valores más altos registrados hasta ahora en nanogeneradores sólido-líquido.

Un paso crucial en el diseño fue el desarrollo de estructuras de silicio que son simultáneamente conductoras, nanoporosas e hidrófobas. Esta arquitectura permite controlar eficazmente el movimiento del agua dentro de los poros, lo que hace que el proceso de conversión de energía sea estable y adaptable para funcionar a gran escala.

En el nuevo nanogenerador triboeléctrico, la electricidad se genera en poros de silicio mediante fricción, empleando solo agua y una presión lo bastante alta. El agua entra (flecha roja descendente) por los nanoporos y sale (flecha naranja), produciéndose fricción y generándose electricidad. (Imagen: TU Hamburg / DESY / Künsting)

Brinker y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo nanogenerador en la revista académica Nano Energy, bajo el título “Triboelectrification during non-wetting liquids intrusion–extrusion in hydrophobic nanoporous silicon monoliths”. (Fuente: NCYT de Amazings)