Recolectar y almacenar electricidad en áreas remotas
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La tecnología de baterías de la Universidad de Utah se carga a medida que cambia la temperatura, lo que potencialmente alimenta sensores de IoT en áreas remotas y mejora la eficiencia y la seguridad en diversas aplicaciones.
Los dispositivos conectados de forma inalámbrica se utilizan cada vez más en diversas aplicaciones, desde el monitoreo de motores y maquinaria hasta la teledetección en la agricultura a través del “Internet de las cosas” (IoT). El Internet de las cosas ofrece un potencial significativo para mejorar la eficiencia y la seguridad de los dispositivos, pero enfrenta obstáculos, particularmente en la alimentación de dispositivos con fuentes de energía confiables no disponibles.
Investigadores de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Utah han revelado una posible solución en forma de un nuevo tipo de batería conocida como celda piroelectroquímica (PEC). Desarrollado y probado en los laboratorios de Roseanne Warren y Shad Roundy, ambos profesores asociados de ingeniería mecánica, este dispositivo innovador es prometedor para abordar los desafíos del almacenamiento de energía.
Para cargar, el dispositivo aprovecha los cambios de temperatura en diversos entornos, como en vehículos, aviones o bajo tierra en entornos agrícolas. En principio, esta tecnología podría permitir que los sensores de IoT funcionen sin recargas frecuentes, ampliando su practicidad.
El PEC contiene un material compuesto piroeléctrico como separador dentro de una celda electroquímica. Este material, compuesto por nanopartículas porosas de fluoruro de polivinilideno (PVDF) y titanato de bario, presenta propiedades eléctricas alteradas cuando cambia la temperatura. Este efecto modula la polarización del separador piroeléctrico.
Las temperaturas fluctuantes inducen un campo eléctrico dentro de la celda, lo que facilita el movimiento de los iones y permite el almacenamiento de energía dentro de la celda.
El equipo realizó experimentos para validar sus predicciones, examinando específicamente el efecto de orientación y probando las diferencias entre los efectos de calentamiento y enfriamiento.
La célula mostró la respuesta esperada en los experimentos, pero su viabilidad en la práctica se mantiene. El próximo objetivo de Warren es probar la célula fuera del laboratorio. Uno de sus estudiantes está trabajando actualmente en el modelado de circuitos para desarrollar y mejorar el rendimiento de la celda.
La celda podría producir hasta 100 microjulios por centímetro cuadrado en un solo ciclo de temperatura. Aunque esta cantidad de energía puede parecer pequeña, las investigaciones sugieren que podría ser suficiente para diversas aplicaciones de IoT.
Referencia: Tim Kowalchik et al., Conversión directa de energía térmica en energía electroquímica almacenada a través de una celda piroelectroquímica autocargable, Ciencias Energéticas y Ambientales (2024). DOI: 10.1039/D3EE03497F
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