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Lunes, 24 septiembre 2012
Ingeniería

Célula de energía que convierte directamente energía mecánica en energía química

Se ha logrado desarrollar una célula de energía, capaz de autorrecarga, que convierte directamente la energía mecánica en energía química, almacenando la energía hasta que se libere como una corriente eléctrica.

Al eliminar la necesidad de convertir la energía mecánica en energía eléctrica para recargar una batería, la nueva célula híbrida, generadora y almacenadora, utiliza la energía mecánica más eficazmente que los sistemas que emplean generadores y baterías separados.

En el corazón de esta célula de energía inventada por un grupo del Instituto Tecnológico de Georgia (Georgia Tech) en Atlanta, Estados Unidos, se encuentra una membrana piezoeléctrica que conduce los iones de litio de un lado de la célula al otro cuando la membrana es deformada por una tensión mecánica. Los iones de litio conducidos por el potencial piezoeléctrico a través de la membrana polarizada son almacenados directamente como energía química, usando un proceso electroquímico.

La célula de energía consiste en un cátodo hecho de óxido de cobalto y litio (LiCoO2) y un ánodo que consta de nanotubos de dióxido de titanio formados sobre una película de titanio. Los dos electrodos están separados por una membrana elaborada con una película de PVDF que genera una carga piezoeléctrica cuando se pone bajo tensión mecánica. Cuando la célula está mecánicamente comprimida, la película de PVDF genera un potencial piezoeléctrico que sirve como una bomba de carga para conducir los iones de litio desde el lado del cátodo al lado del ánodo. La energía se almacena entonces en el ánodo como óxido de titanio y litio.

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Aprovechando una fuerza de compresión, como la del tacón de un zapato que golpea el pavimento con cada paso que da una persona al andar, la célula genera suficiente corriente para energizar una pequeña calculadora. Una célula híbrida del tamaño de una pila de botón convencional puede ser suficiente para energizar dispositivos electrónicos cotidianos de pequeño consumo.

El equipo de Zhong Lin Wang, Xinyu Xue, Sihong Wang, Wenxi Guo y Yan Zhang, todos del Instituto Tecnológico de Georgia, ha construido y probado más de 500 de estas células. Wang estima que la célula generadora-almacenadora será hasta cinco veces más eficaz para convertir la energía mecánica en energía química que un sistema de generación-almacenamiento formado por dos células.



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