La humedad del aire es una gran reserva de energía sostenible que, a diferencia de la solar y la eólica, está disponible de forma continua. Sin embargo, las tecnologías descritas anteriormente para recolectar energía del aire húmedo no son continuas o requieren una síntesis o procesamiento de materiales únicos que han dificultado la escalabilidad y el amplio despliegue.
Recientemente, ingenieros de la Universidad de Massachusetts Amherst han demostrado que casi cualquier material se puede convertir en un dispositivo que recolecta electricidad de forma continua a partir de la humedad del aire .
“El aire contiene una enorme cantidad de electricidad”, dice Jun Yao, autor principal del artículo. “Piensa en una nube, que no es más que una masa de gotas de agua. Cada una de esas gotas contiene una carga, y cuando las condiciones son las adecuadas, la nube puede producir un rayo, pero no sabemos cómo capturar la electricidad de un rayo de manera confiable. Lo que hemos hecho es crear una nube a pequeña escala construida por humanos que produce electricidad para nosotros de manera predecible y continua para que podamos cosecharla”.
El corazón de la nube hecha por el hombre depende de lo que Yao y sus colegas llaman el «efecto Air-gen genérico», y se basa en su investigación anterior.
En 2020, Jun Yao y su equipo crearon un dispositivo que llaman «Air-gen» o generador accionado por aire, con nanocables de proteínas conductoras de electricidad producidos por el microbio Geobacter. Esos nanocables de proteínas podrían extraer continuamente energía limpia del aire al recolectar incluso pequeñas cantidades de humedad. El dispositivo Air-gen se basó en la química de los nanocables de proteínas, junto con los finos poros entre los nanocables dentro de la película.
«Lo que nos dimos cuenta después de hacer el descubrimiento de Geobacter», dice Jun Yao, «es que la capacidad de generar electricidad a partir del aire, lo que luego llamamos el ‘efecto Air-gen’, resulta ser genérico: literalmente cualquier tipo de material puede recolectar electricidad del aire, siempre que tenga una cierta propiedad”.
esa propiedad? “Necesita tener agujeros de menos de 100 nanómetros (nm), o menos de una milésima parte del ancho de un cabello humano”. Esto se debe a un parámetro conocido como «ruta libre media», la distancia que una molécula de cualquier sustancia puede moverse antes de chocar con otra molécula. Cuando las moléculas de agua están suspendidas en el aire, su recorrido libre medio es de unos 100 nm.
Los investigadores se dieron cuenta de que podían diseñar un recolector de electricidad basado en este número. Al igual que con la investigación anterior, el novedoso “generador de aire” (Air-gen) estaría hecho de una fina capa de material rellena de nanoporos de menos de 100 nm, que dejarían pasar moléculas de agua desde la parte superior a la inferior del material. Debido a que cada poro es tan pequeño, las moléculas de agua chocarían fácilmente con el borde del poro al pasar a través de la capa delgada.
Esto significa que la parte superior de la capa sería bombardeada con muchas más moléculas de agua portadoras de carga que la parte inferior, creando un desequilibrio de carga, como el de una nube, ya que la parte superior aumenta su carga en relación con la parte inferior. Esto crearía efectivamente una batería que funciona mientras haya humedad en el aire.
“La idea es simple”, dice Yao, “pero nunca antes se había descubierto y abre todo tipo de posibilidades”. La cosechadora podría diseñarse a partir de literalmente todo tipo de material, ofreciendo amplias opciones para fabricaciones rentables y adaptables al medio ambiente. “Podrías imaginar cosechadoras hechas de un tipo de material para ambientes de selva tropical y otro para regiones más áridas”.
Como la humedad está siempre presente, la cosechadora funciona las 24 horas del día, los 7 días de la semana, llueva o truene, de noche y sople o no el viento. Esto resuelve uno de los grandes problemas de tecnologías como la eólica o la solar, que solo funcionan en determinadas condiciones.
Debido a que la humedad del aire se difunde en el espacio tridimensional y el grosor del dispositivo Air-gen es solo una fracción del ancho de un cabello humano, muchos miles de ellos se pueden apilar uno encima del otro, aumentando eficientemente la cantidad de energía. sin aumentar la huella del dispositivo. Tal dispositivo Air-gen sería capaz de entregar energía a nivel de kilovatios para el uso general de servicios públicos eléctricos.
“Imagínese un mundo futuro en el que la electricidad limpia esté disponible donde quiera que vaya”, dice Yao. “El efecto genérico Air-gen significa que este mundo futuro puede convertirse en una realidad”.
Fuente: inceptivemind