La tecnología de la energía de las olas es una fuente comprobada de generación de energía, pero hay energía inherente a cada molécula de líquido en la Tierra, incluso cuando el líquido está en reposo. A escala molecular, los átomos y los iones siempre están en movimiento. Si se puede aprovechar este movimiento a nanoescala, podría convertirse en una gran fuente de energía.
"Hay grandes cantidades de aire y líquido en la Tierra, y su recolección exitosa podría producir una cantidad gigantesca de energía para la sociedad", dijo el autor Yucheng Luan.
Luan y sus colaboradores probaron un dispositivo de recolección de energía molecular que captura la energía del movimiento natural de las moléculas en un líquido. Su trabajo demostró que el movimiento molecular puede utilizarse para generar una corriente eléctrica estable. Su trabajo, "Recolector de movimiento térmico molecular para conversión de electricidad", apareció en APL Materials. .
Para crear el dispositivo, los investigadores sumergieron nanomatrices de material piezoeléctrico en líquido, permitiendo que el movimiento del líquido moviera las hebras como algas ondeando en el océano, excepto que en este caso el movimiento es en la escala molecular invisible, y las hebras están hecho de óxido de zinc. El material de óxido de zinc fue elegido por sus propiedades piezoeléctricas, lo que significa que cuando se ondula, se dobla o se deforma bajo movimiento, genera potencial eléctrico.
"Como material piezoeléctrico bien estudiado, el óxido de zinc se puede sintetizar fácilmente en varias nanoestructuras, incluidos nanobigotes", dijo Luan. "Un nanobigotes es una estructura limpia y ordenada de muchos nanocables, similar a las cerdas de un cepillo de dientes."
Sus recolectores de energía podrían usarse para alimentar nanotecnologías como dispositivos médicos implantables, o podrían ampliarse a generadores de tamaño completo y producción de energía a escala de kilovatios. Una característica clave del diseño del dispositivo es que no depende de ninguna fuerza externa, lo que aumenta su potencial como fuente de energía limpia revolucionaria.
"Los dispositivos recolectores de movimiento térmico molecular no necesitan ninguna estimulación externa, lo cual es una gran ventaja en comparación con otros recolectores de energía", afirmó Luan.
"En la actualidad, la energía eléctrica se obtiene principalmente de energía externa, como la energía eólica, hidroeléctrica, solar, entre otras. Este trabajo abre la posibilidad de generar energía eléctrica a través del movimiento térmico molecular de líquidos, a partir de la energía interna de el sistema físico que es esencialmente diferente del movimiento mecánico ordinario."
Los autores ya están trabajando en la siguiente fase de su diseño para mejorar la densidad de energía del dispositivo probando diferentes líquidos, materiales piezoeléctricos de alto rendimiento y nuevas arquitecturas de dispositivos y ampliando el dispositivo.
"Creemos que este novedoso tipo de sistema se convertirá en un medio indispensable para que los seres humanos obtengan energía eléctrica en un futuro próximo".
Más información: Recolector de movimiento térmico molecular para conversión de electricidad, APL Materials (2023). DOI:10.1063/5.0169055
Información de la revista: Materiales APL
Proporcionado por el Instituto Americano de Física
