Una central eléctrica en tu camiseta

Cada vez existen más dispositivos portátiles e inalámbricos, pero el ritual de enchufarlos a la corriente eléctrica para recargarlos sigue siendo un peaje irrenunciable. Relojes inteligentes, pulseras deportivas o teléfonos reclaman su energía a diario. Gran parte del problema reside en la dependencia de baterías de litio, el mismo talón de Aquiles que el de los coches eléctricos. El desarrollo de nanogeneradores triboelétricos (conocidos como TENG) permite cubrir las necesidades de algunos sensores basándose en la electricidad cinética, pero por ahora su aporte es demasiado reducido a la hora de alimentar wearables de última generación.

Los investigadores de la Escuela Jacobs de Ingeniería UC San Diego creen que una de las soluciones podría ser la integración de diversas fuentes de energía en una sola prenda de vestir. Al fin y al cabo, cuando encendemos la televisión o el microondas en casa, estamos empleando electricidad que proviene de centrales hidroeléctricas, paneles solares o aerogeneradores sin distinción, el llamado mix energético. Así, el equipo estadounidense ha aplicado el concepto de “microred ponible”: una camisa que es capaz de generar y almacenar electricidad de diversas maneras. Esta prenda conjugará dos fuentes de energía ya conocidas.            

Triboelectricidad y biocombustibles

Pensemos por un momento en un deportista que inicia su actividad física. En un primer momento transmitirá sus movimientos a la ropa que lleva puesta. Posteriormente, comenzará a transpirar a causa del esfuerzo físico. El enfoque de los investigadores pasa por capitalizar ambos aspectos. Por un lado, han recurrido a la triboelectricidad para sacar provecho del movimiento. Este primer mecanismo integra nanogeneradores triboelétricos flexibles en zonas estratégicas como los brazos o el torso. Cada uno de ellos se imprime en una parte de la prenda, repartidos en cargas positivas y negativas. Al rozar los brazos con el torso, se genera una pequeña corriente eléctrica.

El segundo mecanismo se beneficia de las reacciones químicas que produce el sudor. Así, las células de biocombustible incorporan enzimas que estimulan el intercambio de electrones entre el ácido láctico y las moléculas de oxígeno presentes en el sudor humano.   

El primer sistema genera descargas eléctricas de mayor intensidad de forma irregular, mientras que el segundo aporta una corriente eléctrica continua de baja intensidad. Aquí es donde entra en juego un tercer elemento: los supercapacitores impresos en el frontal de la camiseta. Ahí es donde se almacena la electricidad generada mediante ambos mecanismos. Los supercapacitores están conectados a las fuentes de electricidad por medio de filamentos de plata con un revestimiento impermeable.

Grandes mejoras en eficiencia energética

En las pruebas llevadas a cabo con este proyecto tecnológico, los investigadores han comprobado varias ventajas. La primera es que se empieza a generar electricidad dos veces más rápido que usando únicamente pilas de biocombustible. La segunda es que se triplica la duración del suministro eléctrico en comparación con el uso exclusivo de triboelectricidad. De este modo, comprobaron que, en una sesión de treinta minutos con diez de ejercicio y veinte de descanso, se podía alimentar un reloj con pantalla LCD a lo largo de todo ese tiempo. Además de usarse en rutinas de ejercicio físico vigoroso, los investigadores están explorando sus aplicaciones en prendas cotidianas capaces de generar electricidad con movimientos lentos como los que se producen al andar. La ropa de montañismo también podría beneficiarse de la nueva tecnología, ya que generaría electricidad en zonas aisladas y sin acceso a la red eléctrica.

Los inventores de esta nueva microred insisten en que la verdadera innovación no descansa en las fuentes de energía empleadas, sino en la integración de todas ellas y el uso de tecnologías de impresión de circuitos flexibles y resistentes a la torsión.  

Fuente: Science Daily

Imagen: UC San Diego Jacobs School of Engineering