Hay muchas formas de generar electricidad:baterías, paneles solares, turbinas de viento, y represas hidroeléctricas, por nombrar algunos ejemplos ... y ahora, hay óxido.

Una nueva investigación realizada por científicos de Caltech y la Universidad Northwestern muestra que las películas delgadas de óxido (óxido de hierro) pueden generar electricidad cuando el agua salada fluye sobre ellas. Estas películas representan una forma completamente nueva de generar electricidad y podrían usarse para desarrollar nuevas formas de producción de energía sostenible.

Las interacciones entre los compuestos metálicos y el agua salada a menudo generan electricidad, pero esto suele ser el resultado de una reacción química en la que uno o más compuestos se convierten en nuevos compuestos. Reacciones como estas son lo que está funcionando dentro de las baterías.

A diferencia de, el fenómeno descubierto por Tom Miller, Profesor de química de Caltech, y Franz Geiger, Profesor Dow de Química en Northwestern, no implica reacciones químicas, sino que convierte la energía cinética del agua salada que fluye en electricidad.

El fenómeno, el efecto electrocinético, Se ha observado antes en películas delgadas de grafeno (láminas de átomos de carbono dispuestas en una red hexagonal) y es notablemente eficiente. El efecto es alrededor del 30 por ciento de eficiencia en la conversión de energía cinética en electricidad. Para referencia, los mejores paneles solares tienen solo un 20 por ciento de eficiencia.

"Se ha observado un efecto similar en algunos otros materiales. Puedes tomar una gota de agua salada y arrastrarla a través del grafeno y ver algo de electricidad generada, "Dice Miller.

Sin embargo, es difícil fabricar películas de grafeno y escalarlas a tamaños utilizables. Las películas de óxido de hierro descubiertas por Miller y Geiger son relativamente fáciles de producir y escalables a tamaños más grandes. Dice Miller.

"Básicamente es óxido en el hierro, por lo que es bastante fácil de hacer en áreas grandes, "Dice Miller." Esta es una implementación más sólida de lo que se ve en el grafeno ".

Aunque se forma óxido en las aleaciones de hierro por sí solo, el equipo necesitaba asegurarse de que se formara en una capa consistentemente delgada. Para hacer eso, utilizaron un proceso llamado deposición física de vapor (PVD), que convierte materiales normalmente sólidos, en este caso óxido de hierro, en un vapor que se condensa en una superficie deseada. PVD les permitió crear una capa de óxido de hierro de 10 nanómetros de espesor, aproximadamente 10 mil veces más delgado que un cabello humano.

Cuando tomaron ese hierro recubierto de óxido y fluyeron soluciones de agua salada de concentraciones variables sobre él, encontraron que generaba varias decenas de milivoltios y varios microamperios por cm-2.

"Para tener perspectiva, placas con un área de 10 metros cuadrados cada una generarían unos pocos kilovatios-hora, suficiente para una casa estándar de EE. UU. "Dice Miller". Por supuesto, aplicaciones menos exigentes, incluidos los dispositivos de bajo consumo en ubicaciones remotas, son más prometedoras a corto plazo ".

El mecanismo detrás de la generación de electricidad es complejo, que implica adsorción y desorción de iones, pero esencialmente funciona así:los iones presentes en el agua salada atraen electrones en el hierro debajo de la capa de óxido. Mientras el agua salada fluye, también esos iones, y a través de esa fuerza atractiva, arrastran los electrones en el hierro con ellos, generando una corriente eléctrica.

Miller dice que este efecto podría ser útil en escenarios específicos donde hay soluciones salinas en movimiento, como en el océano o en el cuerpo humano.

"Por ejemplo, energía de las mareas, o cosas flotando en el océano, como boyas, podría utilizarse para la conversión pasiva de energía eléctrica, ", dice." Tienes agua salada fluyendo por tus venas en pulsos periódicos. Eso podría usarse para generar electricidad para alimentar implantes ".

El documento que describe sus hallazgos, titulado "Conversión de energía mediante nanocapas metálicas, "aparece en la edición del 29 de julio de la procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias .