El calor corporal como fuente de energía para recargar pequeños dispositivos electrónicos

La electrónica integrada en tejidos textiles está ganando popularidad: ya se han fabricado sistemas como pantallas de teléfono inteligente en la manga o sensores para medir el rendimiento físico en ropa deportiva. El principal problema con estos sistemas tiende a ser la falta de una fuente de energía que se pueda llevar igualmente encima. Unos científicos chinos están ahora de camino a lograr obtener esa energía a partir del calor corporal.

El equipo de Jun Zhou en la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (Wuhan, China) ha introducido una termocélula flexible y ponible basada en dos diferentes electrolitos de gel.

Nuestra actividad muscular y nuestro metabolismo ocasionan que nuestros cuerpos produzcan calor constante, parte del cual es liberado a través de la piel hacia el entorno. Debido a la diferencia relativamente pequeña entre la temperatura de la piel (unos 32 grados centígrados) y la de nuestro entorno, no es fácil aprovechar el calor corporal.

Los generadores termoeléctricos previos, como aquellos basados en semiconductores, producen cantidades de energía demasiado pequeñas, son costosos o resultan demasiado frágiles para su uso en sistemas ponibles.

Las termocélulas con soluciones electrolíticas son difíciles de integrar en sistemas ponibles extensos. Sin embargo, el equipo de Jun Zhou ha encontrado ahora una solución a este problema: termocélulas con electrolitos basados en gel.

Es posible aprovechar la diferencia de temperatura entre una mano y su entorno para generar electricidad.) (Ilustración: Amazings / NCYT / JMC)

Los investigadores utilizan para ello el efecto termogalvánico: si dos electrodos en contacto con una solución electrolítica (o un gel electrolítico) son mantenidos a diferentes temperaturas, se genera una diferencia de potencial. Los iones de un par reducción-oxidación (redox) en el electrolito pueden conmutar rápidamente entre dos estados de carga diferentes, aceptando o liberando electrones en los electrodos con temperatura distinta.

A fin de poder usar esto para producir una corriente, los científicos combinaron dos tipos de células que contenían dos pares redox diferentes. Cada célula consiste en dos placas metálicas diminutas que actúan como electrodos, con un gel electrolítico entre ellas. Debido a la elección de estos pares redox, en la célula de tipo 1, el extremo frío proporciona un potencial negativo, mientras que en la de tipo 2, ese extremo frío da un potencial positivo.

Los investigadores situaron muchos de estos dos tipos de células en una disposición en forma de tablero de ajedrez. Las células fueron conectadas entre sí por placas metálicas alternadas arriba y abajo, para conectarlas en serie. Después integraron este “tablero de ajedrez” en un guante. Cuando se lleva puesto este, aparece la diferencia de temperatura deseada entre las placas superiores e inferiores. Esto produce un voltaje entre células vecinas, y el voltaje se acumula. Esto hace posible generar corriente para energizar un dispositivo o cargar una batería.

En un ambiente a 5 grados centígrados, fue posible producir 0,7 voltios y unos 0,3 µW. Optimizando este sistema, debería ser posible mejorar la potencia, incluso con gradientes de temperatura más pequeños.

Información adicional