Dispositivo de papel genera electricidad a partir de la humedad del aire

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Durante la última década, los dispositivos electrónicos portátiles, especialmente aquellos con aplicaciones para el cuidado de la salud, se han vuelto cada vez más populares, pero los investigadores aún están descubriendo la mejor manera de alimentarlos.

Las baterías tradicionales son actualmente la respuesta más popular, pero a menudo son demasiado rígidas y no duran mucho con un uso continuo.

Las técnicas de transferencia de energía inalámbrica ofrecen otra solución, pero esos sistemas tienen un alcance limitado y no son portátiles.

El profesor de la Universidad de Binghamton Seokheun “Sean” Choi, el profesor adjunto Anwar Elhadad, Ph.D. ’24, y el estudiante de doctorado Yang “Lexi” Gao han desarrollado un nuevo método para extraer humedad del aire y convertir esa agua en electricidad.

El equipo de Binghamton describió su dispositivo portátil basado en papel que proporcionaría una salida de energía sostenida de alta eficiencia a través de la captura de humedad.

“En el futuro, la electrónica portátil utilizará técnicas de recolección de energía, pero por ahora esas técnicas son muy irregulares en el tiempo, aleatorias en la ubicación y se convierten de manera ineficiente“, dijo Choi.

“La razón por la que me interesó este tema es que la humedad en nuestro aire es omnipresente, y me di cuenta de que la recolección de energía de la humedad es muy fácil.

Adaptando el conocimiento que el Laboratorio de Bioelectrónica y Microsistemas de Choi ha adquirido sobre biobaterías en los últimos 15 años, el generador utiliza esporas bacterianas como el “grupo funcional” que descompone las moléculas de agua en iones positivos y negativos.

Los capilares del papel absorben las esporas, lo que crea un gradiente con más iones positivos en la parte superior que en la inferior, y ese desequilibrio conduce a una carga eléctrica.

La absorción de humedad se mejora añadiendo una capa de papel Janus que es hidrófoba en un lado e hidrófila en el otro, atrayendo las moléculas de agua y manteniéndolas dentro del dispositivo hasta que se procesan.

La investigación continúa la búsqueda de Choi de la papertronics: fabricar dispositivos totalmente de papel que sean flexibles, portátiles, escalables y desechables de una manera que no dañe el medio ambiente.

Él ve el generador eléctrico húmedo como revolucionario para sensores de bajo consumo, administración de fármacos o estimulación eléctrica.

Las posibles mejoras y refinamientos incluyen el aumento de la potencia de salida, el desarrollo de un método para el almacenamiento de energía y la integración con otras técnicas de recolección de energía.

Choi también espera reducir el tamaño del dispositivo a la misma escala que los sistemas microelectromecánicos (MEMS).

“El tamaño de un dispositivo es demasiado grande para mí. ¡Soy un tipo de MEMS!“, dijo riendo.

“Al reducir cada unidad individual y conectar más células en un espacio reducido, podemos mejorar la densidad de potencia significativamente.

Además, como estamos usando papel, podemos probar muchas otras ideas, incluidas las técnicas de origami”.

Mientras que otros investigadores están desarrollando dispositivos portátiles a largo plazo, el instinto de Choi es ir en la dirección opuesta y centrarse en dispositivos desechables que no abarroten los vertederos con desechos electrónicos.

“No quiero usar algo todo el día durante cuatro meses“, dijo.

“Quiero usarlo durante un corto tiempo y luego tirarlo a la basura, así que en ese sentido, el papel es lo mejor”.

Fuente: Nano-micro Small