![\"\"](\"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/files\/2020\/07\/Screenshot_2020-07-29-A-droplet-based-electricity-generator-with-high-instantaneous-power-density.png\")
De la figura 1 del art\u00edculo citado.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
Como se ve en la figura, la capa del \u00f3xido y el electrodo de aluminio est\u00e1n conectado y no deber\u00eda pasar electricidad a trav\u00e9s de ellos, a menos que se acumule carga de alguna manera en alguna de las superficies. Y eso es lo que pasa al caer gotas de agua en la parte del tefl\u00f3n, que carga el\u00e9ctrica se acumula seg\u00fan van cayendo gotas de agua hasta que el valor de la carga el\u00e9ctrica alcanza un valor de saturaci\u00f3n de en torno 50 nC, como indica la figura de abajo.<\/p>\n\n\n\n Independientemente del mecanismo por el que se produce la carga el\u00e9ctrica, est\u00e1 claro que hay un valor de saturaci\u00f3n de la misma cerca de los 50 nC que coment\u00e9 antes.<\/p>\n\n\n\n Cada uno de los dispositivos fabricados, hicieron tres en una l\u00ednea, pod\u00eda sostener un voltaje de en torno a 140 V con una corriente de 270 \u00b5A. Con una resistencia de alrededor de 330 kiloOhmnios, logran unas densidades de potencia de cerca de 50 W\/m\u00b2. Por comparaci\u00f3n, lo que se hab\u00eda logrado hasta ahora con dispositivos de este tipo, pero con superficie de aluminio directamente, eran unos voltajes 295 e intensidades de corriente 2.600 veces m\u00e1s peque\u00f1as. No est\u00e1 nada mal.<\/p>\n\n\n\n Los sistemas fotovoltaicos actuales comerciales obtienen potencias del orden de los 200 W\/m\u00b2(2), lo que quiere decir que est\u00e1n ya en camino de convertirse en una alternativa razonable de generaci\u00f3n de energ\u00eda.<\/p>\n\n\n\n Su eficiencia de conversi\u00f3n de la energ\u00eda cin\u00e9tica de la gota que cae es del orden del 2%. Las primeras c\u00e9lulas solares comerciales ten\u00edan eficiencias de ese orden de magnitud, desde el 2 al 8%, como indica la figura siguiente, extra\u00edda de la entrada de la Wikipedia sobre paneles fotovoltaicos<\/a>.<\/p>\n\n\n\n Los investigadores prosiguen en su art\u00edculo buscando las razones del incremento tan fuerte en la eficiencia respecto a sistemas anteriores. Pudieron observar experimentalmente que las cargas el\u00e9ctricas transportadas por las gotas no variaban al impactar en el material, con lo que su cambio no era la causa de la mejora observada.<\/p>\n\n\n\n Entonces, fijaron su atenci\u00f3n en la variaci\u00f3n de la corriente y cargas en el dispositivo a lo largo del tiempo, notando que ambos par\u00e1metros oscilaban en funci\u00f3n de si la gota tocaba el electrodo de aluminio o no. Cuando la gota comenzaba a tocar el electrodo de aluminio, se produc\u00eda una transferencia de corriente desde la superficie del tefl\u00f3n hasta el electrodo de \u00f3xido ITO, mientras que cuando se retiraba la gota, suced\u00eda al rev\u00e9s y la corriente primero se volv\u00eda negativa para alcanzar un valor final de cero. Este resultado se comprueba en la figura de abajo, donde se ve la din\u00e1mica de la corriente producida por una gota en un dispositivo.<\/p>\n\n\n\n Los autores del art\u00edculo proponen, basado en este comportamiento y en el hecho de que la posici\u00f3n del electrodo de aluminio que conecta la superficie de tefl\u00f3n con el \u00f3xido ITO no afecta a la eficiencia del dispositivo, que la corriente se transfiere desde el ITO hasta el tefl\u00f3n y viceversa en ciclos reversibles. La reversibilidad del sistema se apoya en que no han podido observar que la eficiencia del dispositivo var\u00eda con el tiempo, lo que quiere decir que no hay elementos que se \u00abgasten\u00bb en el tiempo. <\/p>\n\n\n\n Tratando de entender mejor qu\u00e9 lleva su dispositivo a ser tan eficiente, usaron el n\u00famero de Weber(3) de las gotas que caen sobre \u00e9l. El resultado se puede resumir en la figura siguiente, extra\u00edda del art\u00edculo:<\/p>\n\n\n\n Esto querr\u00eda decir que es importante que para lograr incrementos de carga, es m\u00e1s importante la energ\u00eda cin\u00e9tica de las gotas que su tensi\u00f3n superficial.<\/p>\n\n\n\n Dado que es un sistema el\u00e9ctrico, los investigadores usaron la teor\u00eda de circuitos y los datos que ya pose\u00edan para tratar de modelarlo. Y lo lograron con un sistema con tres condensadores: <\/p>\n\n\n\n De los tres, en principio el tercero ser\u00eda el m\u00e1s peque\u00f1o y el que se carga gracias a los otros dos \u00abcondensadores\u00bb que se forman por la interacci\u00f3n de la gua con las superficies citadas. Si este modelo fuera adecuado, podr\u00edan estimar la carga m\u00e1xima. Haciendo los c\u00e1lculos, los investigadores obtuvieron un valor para las dimensiones de su dispositivo cercano a los 50 \u00b5C medidos, lo que les d\u00e1 confianza en que su modelizaci\u00f3n es correcta. Por otra parte, en ese caso el voltaje que se obtiene deber\u00eda ser directamente proporcional al ancho del tefl\u00f3n, lo que la figura de abajo confirma claramente.<\/p>\n\n\n\n Los investigadores comentan que la forma de funcionar del dispositivo se confirma con simulaciones moleculares que realizaron, donde pudieron observar que las cargas i\u00f3nicas que llevara el agua se separan en las superficies del tefl\u00f3n y el electrodo de aluminio, una vez que en la simulaci\u00f3n a\u00f1ad\u00edan cargas est\u00e1ticas en el tefl\u00f3n y el aluminio.<\/p>\n\n\n\n Por \u00faltimo, adem\u00e1s de un sistema de laboratorio, hicieron un prototipo que probaron con agua de lluvia y agua de mar, para observar su eficiencia. Comprobaron que la eficiencia con los dos \u00faltimos tipos de agua, el sistema era menos eficiente porque generaba menos voltaje, aunque a\u00fan ten\u00eda eficiencias relativamente aceptables. El prototipo desarrollado y los voltajes obtenidos con los diversos tipos de agua est\u00e1n en la figura siguiente.<\/p>\n\n\n\n Dos detalles me llamaron la atenci\u00f3n sobre el art\u00edculo. El primero, que dado que la generaci\u00f3n principal de carga est\u00e1 relacionada con la electricidad est\u00e1tica a trav\u00e9s del efecto triboel\u00e9ctrico(5), y esta no est\u00e1 nada clara, los propios autores del art\u00edculo tiene que pasar muy por alto la acumulaci\u00f3n de carga inicial en su dispositivo. La otra, que a pesar de no tener claro el motivo por lo que algo funciona, por qu\u00e9 funciona<\/em>, eso no necesariamente es un obst\u00e1culo para hacerlo mejor, porque hay elementos del modelo que explica c\u00f3mo funciona<\/em> que pueden soslayarse.<\/p>\n\n\n\n El art\u00edculo sali\u00f3 publicado en la revista Nature<\/em>, volumen 578 y est\u00e1 disponible en abierto en la direcci\u00f3n de la revista: Nature, 578<\/strong>, 392\u2013396(2020)<\/a>.<\/p>\n\n\n\n (1) Un material fluorado es un pol\u00edmero en el que se han sustituido algunos \u00e1tomos de carbono por \u00e1tomos de fl\u00faor. Uno de los m\u00e1s conocidos es el tefl\u00f3n empleado en este art\u00edculo, cuya f\u00f3rmula qu\u00edmica es (CF2<\/sub> – CF2<\/sub>)n<\/sub><\/p>\n\n\n\n (2) Esta cifra se ha obtenido suponiendo una eficiencia total del panel del 20%, bastante cercana a los mejores paneles solares y una irradiancia solar de 1.000 W\/m\u00b2, valor ideal. Los valores reales de potencia solar ser\u00e1n algo m\u00e1s bajos, probablemente cercanos a los 160 W\/m\u00b2 porque los rendimientos habituales son del 16 por ciento en muchos paneles de bajo rendimiento.<\/p>\n\n\n\n (3) El n\u00famero de Weber es una cantidad adimensional que relaciona las fuerzas de inercia, energ\u00eda mec\u00e1nica debida a la velocidad, de un fluido con la tensi\u00f3n superficial, o fuerza debidas a la superficie de contacto de dos fluidos, por ejemplo, agua y aire. Su definici\u00f3n, donde aparecen la densidad del fluido, una longitud caracter\u00edstica (en este caso el di\u00e1metro de las gotas que caen) y su tensi\u00f3n superficial est\u00e1 tanto en el art\u00edculo citado como en la entrada de la Wikipedia sobre el n\u00famero de Weber<\/a>.<\/p>\n\n\n\n (4) DEGs es la abreviatura en ingl\u00e9s de generador de energ\u00eda el\u00e9ctrica basado en gotas (\u00abD<\/strong>roplet-based E<\/strong>lectrical G<\/strong>enerator<\/em>\u00bb.)<\/p>\n\n\n\n (5) Efecto triboel\u00e9ctrico es la generaci\u00f3n de energ\u00eda el\u00e9ctrica debido al contacto con de un material con otro. Est\u00e1 muy relacionado con la electricidad est\u00e1tica y es un tanto misterioso en su origen \u00faltimo. El art\u00edculo de la Wikipedia sobre efecto triboel\u00e9ctrico est\u00e1 muy bien: Wikipedia- Efecto triboel\u00e9ctrico<\/a>.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" En un art\u00edculo publicado en la revista Nature, un grupo de investigadores logran mejorar sistemas previos que ya exist\u00edan para recolectar la energ\u00eda cin\u00e9tica de gotas de agua cayendo y transformarla de manera m\u00e1s eficiente en electricidad. Basan sus resultados en investigaciones previas en las que pudieron demostrar la inducci\u00f3n de carga por gotas de … Continuar leyendo \u00abSe logra convertir la energ\u00eda cin\u00e9tica delas gotas de agua en electricidad\u00bb<\/span><\/a><\/p>\n","protected":false},"author":378,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[2],"tags":[21,27,32],"class_list":["post-699","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-articulo-interesantes","tag-energia-renovable","tag-gotas","tag-ingenieria"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/699","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/users\/378"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=699"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/699\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=699"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=699"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=699"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}![\"\"](\"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/files\/2020\/07\/Screenshot_2020-07-29-A-droplet-based-electricity-generator-with-high-instantaneous-power-density1.png\")
De la figura 1 c<\/strong> del art\u00edculo citado.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/files\/2020\/07\/Best_Research-Cell_Efficiencies-1024x545.png\")
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De la figura 2 b c<\/strong> del art\u00edculo citado.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/files\/2020\/07\/Screenshot_2020-07-29-A-droplet-based-electricity-generator-with-high-instantaneous-power-density4.png\")
De la figura 2 e<\/strong> del art\u00edculo citado.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/files\/2020\/07\/Screenshot_2020-07-29-A-droplet-based-electricity-generator-with-high-instantaneous-power-density5.png\")
De la figura 3 c <\/strong>del art\u00edculo citado.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n![\"\"](\"https:\/\/blog.uclm.es\/gonzalorprieto\/files\/2020\/07\/Screenshot_2020-07-29-A-droplet-based-electricity-generator-with-high-instantaneous-power-density7.png\")
De la figura 4 b d<\/strong>, del art\u00edculo citado.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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