Debido a su considerable capacidad para la transferencia energética, la evaporación del agua representa una fuente de energía renovable con un gran potencial. Durante años, se han desarrollado diversos planteamientos hidrovoltaicos diseñados para transformar la energía de la evaporación en electricidad.
No obstante, la eficiencia de estos métodos suele estar condicionada por el potencial de transmisión que crean los iones al moverse cerca de los nanomateriales. La limitada área de interacción entre iones y materiales, junto con el uso ineficiente del volumen total de agua, da como resultado una baja eficiencia en la conversión energética.
Generador hidrovoltaico triboeléctrico
Tomando como referencia el clásico juguete del pájaro bebedor, un equipo de científicos de China ha creado un generador que transforma de manera eficaz la energía producida por la evaporación del agua en electricidad. Es capaz de generar más de 100 voltios, lo que es considerablemente más que lo producido por otros métodos que utilizan agua para producir electricidad. Además, puede mantenerse en funcionamiento durante varios días con sólo 100 mililitros de agua, de acuerdo con una investigación publicada por la revista Device.
El pájaro dippy, conocido también como el juguete del pájaro bebedor, ha sido un recurso didáctico común en las clases de ciencia. Este juguete se compone de dos esferas de vidrio unidas por un tubo, también de vidrio, que alberga cloruro de metileno, un líquido muy volátil.
La esfera superior, adornada con el pico del pájaro y un sombrero decorativo, está revestida con un tejido parecido al fieltro, mientras que el cuerpo del pájaro cuelga de dos patas de plástico. Al mojar la cabeza del pájaro en agua, se inicia la evaporación del líquido. Esta acción genera una diferencia de presión que impulsa al cloruro de metileno a ascender por el tubo hasta la cabeza, provocando que el pájaro se incline hacia el agua para “beber” y así el ciclo se repite.
Cuando estudiaba el posdoctorado como investigador en el equipo del profesor Zuankai Wang en la Universidad Politécnica de Hong Kong, Hao Wu, profesor de la Universidad Tecnológica del Sur de China y autor principal del estudio, reflexionaba sobre cómo incrementar el voltaje generado por un dispositivo de energía de evaporación.
Así surgió la idea de utilizar un juguete para generar electricidad
Inspirado por el juguete del pájaro bebedor, Wu concibió la posibilidad de aplicar este principio más allá de una simple demostración física, considerándolo como una base para innovar en la generación de energía. "El generador hidrovoltaico triboeléctrico para pájaros bebedores ofrece un medio único para alimentar pequeños dispositivos electrónicos en condiciones ambientales, utilizando agua como fuente de combustible fácilmente disponible", explica.
"Comencé a considerar si primero podríamos convertir la energía de la evaporación en energía mecánica y luego traducirla en electricidad”, añade Wu. "Fue entonces cuando se me ocurrió la idea de utilizar el juguete del pájaro bebedor. Con esta inspiración nació el concepto del generador hidrovoltaico triboeléctrico para pájaros bebedores".
Para ensamblar el generador, Wu, junto con su equipo, integró dos módulos nanogeneradores triboeléctricos a cada lado de un motor siguiendo el diseño del juguete comercial del pájaro bebedor. El objetivo, capturar energía mecánica. Este prototipo fue sometido a pruebas con distintos dispositivos electrónicos pequeños, demostrando su capacidad para suministrar energía a 20 pantallas LCD, sensores de temperatura y calculadoras.
El mayor desafío al que se enfrentaron fue superar la fricción, responsable de la reducción de la eficiencia del generador. Para resolverlo, utilizaron fibras estampadas como materiales para la transferencia de carga en los módulos nanogeneradores triboeléctricos. Esta técnica resultó ser efectiva para minimizar el rozamiento, lo que a su vez mejoró la operatividad del dispositivo, permitiéndole funcionar de manera más suave y continua.
La siguiente etapa del proyecto se centrará en el desarrollo de un diseño propio del pájaro bebedor en vez de emplear uno ya existente en el mercado. El propósito de este nuevo diseño es optimizar la conversión de la energía de evaporación del agua en electricidad de forma más eficaz.
