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domingo, abril 21, 2024

Un generador de electricidad inspirado en el juguete del pájaro bebedor alimenta dispositivos electrónicos con agua evaporada


Inspirándose en el clásico juguete de pájaro bebedor, científicos de Hong Kong y Guangzhou, China, han desarrollado un motor que convierte de manera eficiente la energía de la evaporación del agua en electricidad para alimentar pequeños dispositivos electrónicos. El dispositivo produce energía que supera los 100 voltios (mucho más que otras técnicas que generan electricidad a partir del agua) y puede funcionar durante varios días utilizando sólo 100 mililitros de agua como combustible, según un estudio publicado el 14 de marzo en la revista Dispositivo.

«El generador hidrovoltaico triboeléctrico del pájaro bebedor ofrece un medio único para alimentar pequeños dispositivos electrónicos en condiciones ambientales, utilizando agua como fuente de combustible fácilmente disponible», dijo Hao Wu, profesor de la Universidad Tecnológica del Sur de China y primer autor del estudio. «Todavía me siento sorprendido y emocionado al presenciar los resultados reales».

El pájaro bebedor de juguete, también llamado «pájaro dippy», ha sido un elemento habitual en las aulas de ciencias durante décadas. El juguete consta de dos bombillas de vidrio conectadas por un tubo de vidrio que contiene un líquido altamente volátil, cloruro de metileno. La bombilla superior, que incluye el pico del pájaro y un sombrero de copa decorativo, está cubierta con un material similar al fieltro y el cuerpo del pájaro está suspendido sobre dos patas de plástico. Después de sumergir la cabeza del pájaro en un vaso de agua, el agua comienza a evaporarse. Esto da como resultado una diferencia de presión que hace que el líquido en el bulbo inferior suba a través del tubo hasta llenar la cabeza, lo que hace que el ave se sumerja en el agua para «tomar un trago» antes de que el proceso comience nuevamente.

Cuando Wu era postdoctoral en el grupo del profesor Zuankai Wang en la Universidad Politécnica de Hong Kong y se preguntaba cómo crear una mayor salida de voltaje a partir de un generador de energía de evaporación, recordó el juguete del pájaro bebedor y se le ocurrió la idea de que podría usarse como más que una herramienta para demostrar un concepto de física.

«Comencé a considerar si primero podríamos convertir la energía de la evaporación en energía mecánica y luego traducirla en electricidad», dijo 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 del pájaro bebedor».

Para construir el generador, Wu y sus colegas colocaron dos módulos nanogeneradores triboeléctricos, que recolectan energía mecánica, en ambos lados de un motor para pájaros bebedores que reconstruyeron a partir de un juguete comercial para pájaros bebedores. Los investigadores probaron el prototipo con una variedad de pequeños componentes electrónicos, usándolo para alimentar 20 pantallas de cristal líquido (LCD), sensores de temperatura y calculadoras.

Superar la fricción que ralentizaba el generador fue un gran desafío en el estudio, dijo Wu. Los investigadores colocaron fibras estampadas como materiales de transferencia de carga en los módulos nanogeneradores triboeléctricos, una estrategia que ayudó a reducir la fricción y permitió que el dispositivo funcionara con mayor fluidez.

En la siguiente fase de su investigación, el equipo planea diseñar un nuevo pájaro bebedor en lugar de utilizar un juguete disponible comercialmente, con el objetivo de convertir la evaporación del agua en energía eléctrica de manera más eficiente.

«Además, exploraremos varias oportunidades de aplicación para este dispositivo con el objetivo final de ofrecer un producto práctico que pueda usarse en nuestra vida diaria», afirmó Zuankai Wang, autor correspondiente de este estudio y profesor titular de la Universidad Politécnica de Hong Kong. .

Este trabajo fue apoyado por el Consejo de Subvenciones de Investigación de Hong Kong, el Fondo Meituan Green Tech y la New Cornerstone Science Foundation.



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