Usando materiales de bajo costo configurado y sintonizado para captar señales de microondas, los investigadores de la Escuela Pratt de Ingeniería de la Universidad de Duke han diseñado un dispositivo de alimentación de recolección con una eficiencia similar a la de los paneles solares modernos.
El dispositivo convierte de forma inalámbrica la señal de microondas para dirigir voltaje de corriente capaz de recargar una batería de teléfono celular u otro dispositivo electrónico pequeño, según un informe que aparece en la revista Applied Physics Letters, en diciembre de 2013. (En la actualidad está disponible en línea).
Opera en un principio similar a los paneles solares, que convierten la energía luminosa en energía eléctrica. Pero este colector de energía versátil podría ser sintonizado para recoger la señal de otras fuentes de energía, incluidas las señales de satélite, las señales de sonido o señales Wi-Fi, dicen los investigadores.
La clave de la cosechadora de poder reside en su aplicación de los "metamateriales", estructuras de ingeniería que pueden capturar las diversas formas de energía de las olas y ajustarlos para aplicaciones útiles.
Estudiante de ingeniería Pregrado Allen Hawkes, trabajando con el estudiante graduado Alexander Katko e investigador principal Steven Cummer, profesor de ingeniería eléctrica e informática, ha diseñado un circuito eléctrico capaz de microondas de cosecha.
Usaron una serie de cinco conductores de fibra de vidrio y de cobre conectados entre sí en un circuito para convertir las microondas en 7.3V de electricidad. En comparación, Universal Serial Bus (USB) cargadores para pequeños dispositivos electrónicos proporcionan alrededor de 5V.
"Nosotros estábamos buscando la eficiencia energética más alta que podíamos lograr", dijo Hawkes. "Habíamos estado recibiendo la eficiencia energética alrededor del 6 al 10 por ciento, pero con este diseño hemos sido capaces de mejorar drásticamente la conversión de energía a 37 por ciento, lo cual es comparable con lo que se consigue en las células solares".
"Es posible utilizar este diseño para una gran cantidad de diferentes frecuencias y tipos de energía, incluyendo la vibración y el aprovechamiento de la energía del sonido", dijo Katko. "Hasta ahora, un montón de trabajo con los metamateriales ha sido teórica. Estamos demostrando que con un poco de trabajo, estos materiales pueden ser útiles para aplicaciones de consumo".
Por ejemplo, una capa de metamaterial podría aplicarse al techo de una habitación para reorientar y recuperar una señal Wi-Fi que de otra manera se perdería, dijo Katko. Otra aplicación podría ser la mejora de la eficiencia energética de los aparatos de forma inalámbrica por la recuperación de la energía que se ha perdido durante el uso .
"Las propiedades de los metamateriales permiten la flexibilidad que no es posible en el diseño de dispositivos comunes como antenas", dijo Katko. "Cuando las antenas tradicionales están cerca uno del otro en el espacio que se comuniquen entre sí e interfieren con el funcionamiento de cada uno. El proceso de diseño se utiliza para crear nuestra gama metamaterial toma en cuenta estos efectos, permitiendo que las células trabajen juntos".
Con modificaciones adicionales, los investigadores dijeron que el metamaterial poder cosechar potencialmente podría ser incorporado en un teléfono celular, lo que permite que el teléfono se recargue de forma inalámbrica en uso. Esta característica podría, en principio, permitir que las personas que viven en lugares que no tienen acceso a una toma de corriente convencional obtengan energía a partir de una torre de telefonía celular cerca del lugar .
"Nuestro trabajo demuestra un enfoque simple y de bajo costo para la recolección de energía electromagnética", dijo Cummer. "La belleza del diseño es que los bloques de construcción básicos son auto contenidos y aditivos. Uno puede simplemente montar más bloques para aumentar el poder rescatado".
Por ejemplo, una serie de bloques de poder de captación puede ser montado para captar la señal de un conjunto conocido de los satélites que pasan por encima, explicaron los investigadores. La pequeña cantidad de energía generada a partir de estas señales podría alimentar una red de sensores en un lugar remoto como la cima de una montaña o en el desierto, lo que permite la recopilación de datos para un estudio a largo plazo que toma mediciones infrecuentes.
Publicado por: Gerardo Partida Guzmán 146861
Referencias:
Hawkes, AM Katko, AR Cummer, SA APPLIED PHYSICS LETTERS, 2013, 103 (16)
http://dukespace.lib.duke.edu/dspace/handle/10161/8006
Muy buena información, siempre buscando la innovación industrial manteniendo el cuidado del medio ambiente, en estos tiempos es de lo que mas hace falta estar informados.
ResponderBorrar