Los sensores podrían ser alimentados sin ayuda de una batería, pues podrían ser abastecidos por la diferencia de temperatura entre la superficie a la que está conectado el sensor y el entorno: Daniel Vakulov, un candidato a doctorado de la Eindhoven University, diseñó un microgenerador basado en nanocables, que hace de esto una posibilidad.
Los minúsculos sensores inteligentes, que informan las mediciones de forma inalámbrica a través de Internet, ya se están utilizando para monitorear los procesos industriales y logísticos. Con toda probabilidad, también se convertirán en una presencia creciente en nuestros hogares y espacios públicos.
Como no es práctico seguir reemplazando las baterías en estos innumerables sensores, se está haciendo todo lo posible para encontrar formas más inteligentes de alimentarlos. El efecto termoeléctrico, como se le llama, por el cual la energía del calor ambiental se convierte en electricidad es un candidato obvio.
En pocas palabras, puede generar electricidad agregando energía térmica a un material que puede perder su energía en forma de corriente eléctrica pero no en forma de calor. Impulsado por este conocimiento, el candidato a doctorado Daniel Vakulov realizó una investigación en el grupo Advanced Nanomaterials & Devices (Departamento de Física Aplicada) sobre las propiedades termoeléctricas de los nanocables. Su trabajo se basó en la idea de que estos hilos son demasiado delgados para transportar el calor de manera efectiva a través de vibraciones, pero lo suficientemente gruesos como para conducir la electricidad.
Cinta Adhesiva
Para esta aplicación, el material antimonuro de indio (InSb), a partir del cual se pueden fabricar nanocables de alto grado (que miden 0,1 micrómetros de diámetro) en la sala limpia de TU / e, tiene propiedades favorables, explica Vakulov. «Esto se debe principalmente a los átomos pesados del material».
Como elemento final de su trabajo de doctorado, el ruso produjo un diseño para una fuente de microenergía hecha de estos nanocables. Trae su último prototipo: parece un trozo de cinta adhesiva transparente, grabado con un patrón de cuadrados oscuros. «Cada uno de estos campos es un generador termoeléctrico», explica. «El plástico proporciona el soporte necesario, así como el aislamiento térmico y eléctrico».
Cada generador consta de un cuadrado no más ancho que medio milímetro. Pinchando a través de esta superficie como cañas hay aproximadamente un millón de nanocables, cada uno de cuatro micrómetros de largo y recubiertos de plástico transparente. El candidato a doctorado demostró que cada uno de los microgeneradores proporciona 40 microwatios de energía eléctrica a una diferencia de temperatura de tres grados centígrados. No mucho, pero luego cientos de estos microgeneradores termoeléctricos pueden caber en una uña. Vinculados, dice Vakulov, deberían proporcionar suficiente energía para el tipo de sensor que se pegaría en una pared o techo. «La diferencia de temperatura entre este tipo de superficie y el entorno siempre es suficiente para alimentar un sensor». Razón suficiente para presentar una solicitud de patente para el diseño.
Figura 1. Prototipo del microgenerador termoeléctrico.
Otra idea es aplicarlo en celdas solares
Todavía no hay planes concretos para lanzar su microgenerador comercialmente, dice Vakulov. “Sin embargo, un nuevo proyecto que involucra nuevos materiales acaba de comenzar en el grupo; Quizás estos materiales funcionarán aún mejor. Otro paso obvio es combinar estos generadores termoeléctricos con celdas solares, por lo que el generador utilizaría el exceso de calor de los paneles». En cuanto al ruso, se quedará hasta el verano como postdoctorado en Advanced Nanomaterials & Devices y después continuará investigando la energía sostenible, preferiblemente en los Países Bajos.
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