Un grupo de ingenieros de la universidad más prestigiosa del mundo ha fabricado una máquina que parecería violar las leyes de la física pero que siendo observada con más detalle, no solo no lo hace, sino que soluciona de manera elegante el problema de alimentar de energía constante a pequeños dispositivos. La investigación ha sido publicada en Nature Communications.

Para lograrlo, los investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts – MIT han usado los cambios de temperatura (grandes y pequeños) que ocurren todo el tiempo a nuestro alrededor y han creado una máquina que puede convertir esas fluctuaciones en electricidad. La recolección de energía se realiza a través de un “resonador térmico”: un dispositivo que captura calor en un lado y lo irradia hacia el otro. A medida que ambos lados intentan alcanzar el equilibrio, la energía puede capturarse mediante el proceso de la termoelectricidad.

Según el equipo del MIT, el nuevo resonador térmico podría alimentar los sensores remotos o cualquier dispositivo durante años, simplemente usando oscilaciones de temperatura, como las que ocurren entre la noche y el día.

“Básicamente, inventamos este concepto de la nada”, dice a MIT News, uno de los investigadores, Michael Strano. “Hemos construido el primer resonador térmico. Es algo que puede colocarse en un escritorio y generar energía a partir de lo que parece ser nada. Estamos rodeados por fluctuaciones de temperatura de todas las frecuencias diferentes todo el tiempo. Estas son una fuente de energía sin explotar”.

La generación de energía a partir de cambios en la temperatura se ha intentado anteriormente a través de varias técnicas diferentes, como los piroeléctricos, pero este nuevo método es más eficiente que los anteriores y el primero que puede ajustarse para adaptarse a períodos específicos de variación de temperatura.

Nuevos Materiales

El verdadero avance del equipo se realizó en la combinación de materiales utilizados para su resonador térmico: grafeno, espuma metálica y una cera especial llamada octadecano, que cambia entre un sólido y un líquido a medida que la temperatura sube y baja. Eso le da al nuevo dispositivo un nivel óptimo de efusividad térmica: una combinación de conducción térmica (qué tan rápido puede propagarse el calor a través de un material) y capacidad térmica (cuánta calor puede almacenarse en un material). Por lo general, los materiales que obtienen puntajes altos en conducción no se adaptan bien a la capacidad, y viceversa.

Cuando se probó con una diferencia de temperatura de 10 grados centígrados entre la noche y el día, una pequeña muestra de material produjo 350 milivoltios de potencial y 1,3 milivatios de potencia, lo que es suficiente para mantener en funcionamiento sensores o sistemas de comunicaciones pequeños.

Además, el resonador térmico puede funcionar en cualquier tipo de condiciones climáticas, e incluso a la sombra, siempre que haya cambios de temperatura ambiente. Incluso podría instalarse debajo de paneles solares para cosechar el exceso de calor. Además, el equipo quiere probarlo en otros tipos de fluctuaciones de temperatura: desde el encendido y apagado del ciclo de un refrigerador, por ejemplo, o maquinaria en plantas industriales. Un posible uso es como un sistema de respaldo que puede activarse en caso una fuente de energía comience a fallar.

Aplicación en misiones espaciales

Otro lugar donde podría tener un excelente uso es en el espacio exterior, debido a que los cambios de temperatura son más constantes. Eventualmente, podríamos ver vehículos exploradores planetarios alimentados por este tipo de tecnología, utilizando los ciclos entre el día y la noche para mantener sus baterías cargadas.

Se debe aclarar que este nuevo método no produce tanta potencia como para eliminar totalmente el uso de baterías o las redes eléctricas existentes, pero tiene el potencial de ayudar en muchos escenarios diferentes.

Ahora que sabemos que algo así puede funcionar, los científicos pueden llevar a cabo más investigaciones sobre dónde se pueden encontrar las fluctuaciones de temperatura más óptimas, aseguran los investigadores. “Estamos rodeados de variaciones de temperatura y fluctuaciones, pero no han sido bien caracterizados en el medio ambiente”, finaliza Strano.

El MIT siempre está realizando investigaciones con la tecnología más moderna. Por ejemplo, hace unos meses realizó un estudio sobre la interacción de los seres humanos con los vehículos autónomos; y a finales de enero, otros científicos de este instituto experimentaron con materiales que cambiaban de color con posibles aplicaciones en la moda.

Fuente: nmas1.org