La batería de humedad de carga automática promete dispositivos portátiles alimentados por el sudor

La mitad de la energía solar que baña la Tierra en calor se destina a un solo proceso, según algunos investigadores: evaporar el agua que cubre alrededor del 71 por ciento de nuestro frágil mármol azul. La empresa australiana Strategic Elements quiere recuperar esa energía, y está trabajando con la Universidad de Nueva Gales del Sur y el CSIRO para desarrollar una tecnología de batería flexible y autocargable que recolecta energía eléctrica de la humedad en el aire para alimentar dispositivos directamente sin necesidad de enchufarlos. ellos en.

Las acciones de la compañía subieron más del 40 por ciento en la bolsa de valores australiana hoy después de que anunciara lo que llama un “cambio radical” en esta tecnología de carga automática, aumentando su capacidad de carga eléctrica desde el rango de miliamperios por hora hasta el de amperios por hora. Strategic Elements llama a esta tecnología “Energy Ink” y dice que no es inflamable, se crea a partir de materiales seguros, ecológicos y sostenibles, y que se puede imprimir en plástico flexible.

Un mercado inmediato al que se dirige: dispositivos portátiles de fitness que funcionan con baterías. Habrás notado que el cuerpo humano produce mucha humedad en el transcurso del día, especialmente cuando haces ejercicio. La compañía dice que esta tecnología impulsada por la humedad ya produce energía más que suficiente para ejecutar “la mayoría de los dispositivos existentes en el gran mercado de parches electrónicos para la piel de US$10 mil millones “, y que espera tener un demostrador de tecnología en funcionamiento para el tercer trimestre de este año para probar puede hacer el trabajo, alimentando dispositivos que nunca necesitan ser puestos en un cargador que no sea su propia piel sudorosa.

¿Como funciona? Bueno, Strategic Elements no elabora mucho en su sitio web, aparte de decir que usa óxido de grafeno, y está en desarrollo en conjunto con UNSW y CSIRO. Al encender nuestro Google-Fu, logramos desenterrar un estudio reciente sobre generadores eléctricos de humedad (MEG) basados ​​​​en óxido de grafeno flexibles e imprimibles , escrito por un equipo principalmente de la escuela de ingeniería y ciencia de materiales de la UNSW y un científico investigador principal en CSIRO, publicado el mes pasado en la revista revisada por pares Nano Energy . Uno de los autores es el Dr. Dewei Chu, a quien la empresa menciona como líder del equipo con el que está trabajando. Entonces, si bien esta no es necesariamente la tecnología exacta que Strategic Elements está trabajando para comercializar, parece muy probable que esté relacionada.

Las unidades prototipo de MEG en este estudio ya han demostrado ser capaces de alimentar calculadoras y sensores pequeños de manera confiable. Según el estudio, un par de electrodos (pasta de plata y vidrio FTO, en este caso) están unidos a una “capa funcional” hidrófila de óxido de grafeno. Los protones de los grupos funcionales de esta capa se inmovilizan cuando está seca. Cuando hay un gradiente de humedad significativo entre los dos lados del dispositivo, un lado comienza a absorber moléculas de agua del aire, ionizándolas en el proceso, y esto comienza a causar la disociación en grupos funcionales como COOH (ácido carboxílico), liberando positivamente -Iones de hidrógeno cargados, o hidrones.

Hay una mayor concentración de hidrones en el lado húmedo de la capa funcional que en el lado seco, por lo que los hidrones migran hacia el lado seco, creando una separación de carga y generando un voltaje en los electrodos. Si se elimina la humedad del lado húmedo, los hidrones migran de regreso en esa dirección y se recombinan con los grupos funcionales. Todo el proceso se desencadena por la presencia de un gradiente de humedad y se invierte por la falta de uno.

Al tratar el óxido de grafeno con ácido clorhídrico, este equipo logró generar un máximo de 0,85 V y 92,8 μA por centímetro cuadrado de superficie, un resultado que celebra como “uno de los valores más altos informados hasta ahora” para un MEG. El ensamblaje de estas unidades en serie o en paralelo multiplicó su producción sin ninguna pérdida, lo que permitió al equipo alimentar dispositivos pequeños. Para probar su flexibilidad, los investigadores fabricaron una batería en un trozo de tela de carbón, luego la doblaron de 0 a 120 grados durante un período de un segundo y repitieron el proceso 2000 veces. Al final del proceso, el MEG seguía generando el 93 por ciento del voltaje máximo con el que comenzó.

Así que sí, aunque no sabemos qué tan cerca está esta investigación del producto Energy Ink, parece que las promesas de la compañía están dentro de los límites de lo posible, y dependiendo de qué tan bien interactúe este equipo con la piel humana y el sudor salado, un rango de dispositivos electrónicos portátiles “Powered by Moisture” podría comenzar a aparecer en los próximos años. Strategic Elements dice que su batería de amperios-hora de humedad mide alrededor de 36 cm cuadrados (~6 pulgadas cuadradas). Intentará fabricar una unidad de prueba de 100 cm2 (15,5 pulgadas cuadradas) dentro de un par de meses, y dice que UNSW tiene una impresora capaz de producir una matriz de hasta 3 metros cuadrados (32,3 pies cuadrados).

“No hace mucho tiempo, muchos decían que era imposible producir energía utilizable a partir de la humedad”, dijo un representante anónimo de la compañía en un comunicado reglamentario de ASX. “Para nosotros, apuntar de manera realista a la generación de energía eléctrica en el rango de amperios-hora únicamente a partir de la humedad del aire es un gran logro. Nuestra tecnología no depende de materiales raros y no conlleva riesgos de seguridad y, además, puede brindar flexibilidad a electrónica.

“Hay un mercado objetivo obvio a corto plazo en parches electrónicos para la piel, pero también estamos entusiasmados por estar claramente en la etapa inicial de prueba de los límites superiores fundamentales de esta tecnología. El éxito actual es un testimonio de la sólida relación desarrollada entre la empresa , el profesor Dewei Chu y su equipo en UNSW, desarrollado durante años de desarrollo colaborativo de tinta electrónica”.