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Mecanismo de generación de electricidad para recolección termocinética molecular (MTMH). Crédito: Yucheng Luan y Wei Li
La tecnología de la energía de las olas es una fuente comprobada de generación de energía, pero hay energía inherente a cada molécula líquida de la Tierra, incluso cuando el líquido está en reposo. A nivel molecular, los átomos y los iones siempre están en movimiento. Si se pudiera aprovechar este movimiento a nanoescala, podría ser una gran fuente de energía.
«Hay enormes cantidades de aire y líquido en la Tierra, y su recolección exitosa podría producir una enorme cantidad de energía para la sociedad», dijo el autor Yucheng Luan.
Luan y sus colaboradores probaron un dispositivo de recolección de energía molecular que captura energía del movimiento natural de las moléculas en un líquido. Su trabajo demostró que el movimiento molecular se puede utilizar para generar una corriente eléctrica estable. Su trabajo «Cosechando movimiento térmico molecular para la conversión de electricidad» apareció en Materiales para minas terrestres antipersonal.
Para crear el dispositivo, los investigadores sumergieron matrices de material piezoeléctrico a nanoescala en un líquido, lo que permitió que el movimiento del líquido moviera los filamentos como algas que se ondulan en el océano, excepto que en este caso el movimiento es en la escala molecular invisible, y los filamentos se mantienen unidos. Fabricado en óxido de zinc. El material de óxido de zinc fue elegido por sus propiedades piezoeléctricas, lo que significa que cuando ondula, se dobla o se deforma durante el movimiento, genera un potencial eléctrico.
«Como material piezoeléctrico bien estudiado, el óxido de zinc se puede fabricar fácilmente en varias nanoestructuras, incluidos nanobigotes», dijo Luan. «Los nanobigotes son una estructura limpia y ordenada de muchos nanocables, similar a las cerdas de un cepillo de dientes».
Sus recolectores de energía pueden usarse para alimentar nanotecnología, como dispositivos médicos implantables, o pueden ampliarse hasta convertirse en generadores a gran escala y producir energía en la 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 de recolección de movimiento térmico molecular no necesitan ninguna estimulación externa, lo cual es una gran ventaja en comparación con otros dispositivos de recolección de energía», dijo Luan.
“En la actualidad la energía eléctrica se obtiene principalmente de energía externa, como la energía eólica, hidroeléctrica, solar, etc. Este trabajo abre la posibilidad de generar energía eléctrica a través del movimiento térmico molecular de fluidos, a partir de la energía interna del fluido. sistema físico que es fundamentalmente diferente del movimiento mecánico ordinario”.
Los autores ya están trabajando en la siguiente etapa de su diseño para mejorar la densidad de energía del dispositivo probando diferentes fluidos, materiales piezoeléctricos de alto rendimiento, nuevas arquitecturas del dispositivo y ampliando el dispositivo.
«Creemos que este nuevo tipo de sistema se convertirá en una forma indispensable para que los humanos obtengan energía eléctrica en un futuro próximo».
más información:
Cosechadora termocinética molecular para conversión de electricidad, Materiales para minas terrestres antipersonal (2023). doi: 10.1063/5.0169055
Información de la revista:
Materiales para minas terrestres antipersonal
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