Los científicos inventan un dispositivo ultradelgado similar a una batería que genera electricidad a partir de la humedad del aire, perfecto para monitores de salud

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Los científicos inventan un dispositivo ultradelgado similar a una batería que genera electricidad a partir de la humedad del aire, perfecto para monitores de salud
Profesor Tan Swee Ching


Imagina poder generar electricidad aprovechando la humedad del aire que te rodea con elementos cotidianos como sal marina y un trozo de tela.



Esto es exactamente lo que demostró un equipo de investigadores de Singapur, después de desarrollar una batería impulsada por la humedad compuesta por una fina capa de tela, sal marina, tinta de carbón y un gel especial que absorbe el agua.



Con un grosor de aproximadamente 0,3 mm, el dispositivo de generación de electricidad impulsado por la humedad, o MEG, se basa en la capacidad de diferentes materiales para generar electricidad al interactuar con la humedad en el aire y podría adaptarse potencialmente a una “amplia gama de aplicaciones del mundo real”. incluidos dispositivos electrónicos portátiles como monitores de salud, sensores electrónicos de piel y dispositivos de almacenamiento de información.



Dichos dispositivos ya se han desarrollado, pero enfrentan grandes desafíos para equilibrar y mantener el contenido de humedad entre donde no debería estar y donde debería estar.



Ahora, un equipo de investigación dirigido por el profesor asistente Tan Swee Ching del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Universidad Nacional de Singapur ha diseñado un nuevo dispositivo MEG capaz de mantener permanentemente una diferencia en el contenido de agua y generar electricidad durante cientos de horas.



El dispositivo MEG del equipo consiste en una fina capa de tela recubierta con nanopartículas de carbono. En su estudio, el equipo utilizó una tela comercialmente disponible hecha de pulpa de madera y poliéster.



Una región del tejido está recubierta con un hidrogel iónico higroscópico y esta región se conoce como región húmeda. Hecho con sal marina, el gel absorbente de agua especial puede absorber más de seis veces su peso original y se usa para recolectar la humedad del aire.



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“Se eligió la sal marina como compuesto absorbente de agua debido a sus propiedades no tóxicas y su potencial para proporcionar una opción sostenible para que las plantas de desalinización eliminen la sal marina y la salmuera generadas”. compartido Profesor asistente Tan. Nutella© de chocolate negro casera



El otro extremo del tejido es la región seca que no contiene una capa higroscópica de hidrogel iónico. Esto es para asegurar que esta región se mantenga seca y que el agua se limite a la región húmeda.



Una vez que se ensambla el dispositivo MEG, se genera electricidad cuando los iones de sal marina se separan mientras el agua se absorbe en la región húmeda. Los iones libres con carga positiva son absorbidos por nanopartículas de carbono que tienen carga negativa. Esto provoca cambios en la superficie del tejido, generando un campo eléctrico a través de él.



Usando un diseño único de región húmeda y seca, el equipo demostró que podían mantener la generación de electricidad incluso cuando el humedal estaba saturado de agua. Después de permanecer en un ambiente abierto y húmedo durante 30 días, el agua aún se mantuvo en la región húmeda, lo que demuestra la eficacia del dispositivo para respaldar la producción eléctrica.



“Con esta estructura asimétrica única, el rendimiento eléctrico de nuestro dispositivo MEG mejora significativamente con respecto a las tecnologías MEG anteriores, lo que hace posible alimentar muchos dispositivos electrónicos comunes, como monitores de salud y dispositivos electrónicos portátiles”, explicó Tan.



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El dispositivo MEG tiene aplicaciones inmediatas debido a su facilidad de escalabilidad y materias primas disponibles comercialmente. Una de las aplicaciones más inmediatas es el uso como fuente de alimentación portátil para la alimentación portátil de componentes electrónicos directamente desde la humedad ambiental.



Al conectar tres piezas del tejido generador de energía y colocarlas en una caja impresa en 3D del tamaño de una batería AA estándar, se probó que el voltaje del dispositivo ensamblado alcanzara un máximo de 1,96 V, más alto que una batería AA comercial. aproximadamente 1,5 V es suficiente para alimentar pequeños dispositivos electrónicos como un despertador.



La escalabilidad de la invención NUS, la conveniencia de obtener materias primas disponibles comercialmente, así como el bajo costo de fabricación de aproximadamente SIN $ 0,15 por metro cuadrado, hacen que el dispositivo MEG sea adecuado para la producción en masa.



“Nuestro dispositivo exhibe una excelente escalabilidad a un bajo costo de fabricación. En comparación con otras estructuras y dispositivos MEG, nuestra invención es más simple y fácil de aumentar las integraciones y conexiones. Creemos que tiene una gran promesa para la comercialización”, dijo Tan.



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