Profesor Asociado Xudong Wang tiene un prototipo de la tecnología de captación de energía, que utiliza la pulpa de madera y arneses de nanofibras. La tecnología podría ser incorporada en suelos y convertir pisadas en el suelo en electricidad utilizable.
FOTO: STEPHANIE PRECOURT
Los Pisos se pueden hacer de cualquier número de materiales sostenibles, por lo que es, por lo general, una función ecológica en los hogares y las empresas.
Ahora, sin embargo, el suelo podría ser aún más «verde», gracias a un método barato, sencillo desarrollado por la Universidad de Wisconsin-Madison por ingenieros de materiales que les permite convertir los pasos en electricidad utilizable.
Xudong Wang , profesor asociado de ciencias de los materiales e ingeniería en la Universidad de Wisconsin-Madison, su estudiante de doctorado Chunjua Yao y sus colaboradores publicaron detalles del ensayo el 24 de septiembre en la revista Nano Energía.
El método hace un buen uso de un material de desecho común: la pulpa de madera. La pulpa, que ya es un componente común de los suelos, se compone una parte de nanofibras de celulosa. Son pequeñas fibras que, cuando son tratados químicamente, producen una carga eléctrica cuando entran en contacto con nanofibras no tratadas.
Cuando las nanofibras están integradas dentro de suelos, son capaces de producir electricidad que puede ser aprovechada para las luces de corriente o baterías de carga. Y debido a que la pulpa de madera es un producto de desecho barato, abundante y renovable de varias industrias, los suelos que incorporan la nueva tecnología podría ser tan asequibles como los materiales convencionales.
Si bien hay materiales similares existentes para el aprovechamiento de energía, son costosos, no reciclables, y poco prácticos a gran escala.
El centro de investigación de Wang se centró en el uso de la vibración para generar electricidad. Durante años, ha estado probando diferentes materiales en un esfuerzo por maximizar las ventajas de una tecnología llamada nano-generador triboeléctrica (Teng). Triboelectricidad es el mismo fenómeno que produce electricidad estática en la ropa. nanofibras de celulosa tratadas químicamente es simple, de bajo costo y eficaz alternativa para el aprovechamiento de esta fuente de energía mecánica en términos generales existentes, dice Wang.
Debido a que la pulpa de madera es barato, abundante y renovable, suelos que incorpora la nueva tecnología podría ser tan asequibles como materiales convencionales.
El avance del equipo de la Universidad de Wisconsin-Madison es el último de una línea de investigación de la energía verde llamado «recolección de energía en carretera» que podría, en algunos entornos, ser rival a la energía solar y no dependa del tiempo idóneo. Los investigadores que estudian como Wang métodos de captación de energía de carretera ven el suelo como la celebración de un gran potencial de energía renovable más allá de sus reservas de combustibles fósiles limitados.
«Recolección de energía en carretera requiere pensar acerca de los lugares donde hay abundante energía que podría ser aprovechada», dice Wang. «Hemos estado trabajando mucho en la recolección de energía de las actividades humanas. Una forma es construir algo para poner a la gente, y la otra forma es construir algo que no tiene acceso constante a la gente. El suelo es el lugar más utilizado «.
Plantas de tráfico pesado en los pasillos y lugares como estadios y centros comerciales que incorporen la tecnología podría producir cantidades significativas de energía, dice Wang. Cada porción funcional dentro de tales suelos tiene dos materiales cargados distintamente – incluyendo las nanofibras de celulosa, y sería un milímetro o menos de espesor. La planta podría incluir varias capas de la unidad funcional para una mayor producción de energía.
«Así que una vez que ponemos estos dos materiales juntos, los electrones se mueven de uno a otro en función de su afinidad electrónica diferente», dice Wang.
La transferencia de electrones crea un desequilibrio de cargas que, naturalmente, quiere enderezarse pero a medida que regresan los electrones, que pasan a través de un circuito externo. La energía que crea proceso es el resultado final de Tengs.
aprovechamiento de la energía en carretera podría, en algunos entornos, la energía solar rival – y no dependa del tiempo justo.
Wang dice que la tecnología Teng podría incorporarse fácilmente en todo tipo de suelos, una vez que esté listo para el mercado. Wang está ahora en la fase de optimización de la tecnología, y se espera construir un prototipo educativo en un lugar de alto perfil en el campus de la Universidad de Wisconsin-Madison en el que pueda demostrar el concepto. Él ya sabe que sería barato y duradero.
«Nuestra prueba inicial en nuestro laboratorio muestran que funciona para millones de ciclos sin ningún problema», dice Wang. «No nos hemos convertido esos números en el ciclo de vida de un suelo todavía, pero creo que con un diseño apropiado sin duda puede durar más que el propio suelo.»
El Wisconsin Alumni Research Foundation tiene la patente de la tecnología. Otros autores en el documento incluyen Zhiyong Cai del Laboratorio de Productos Forestales y los estudiantes graduados Universidad de Wisconsin-Madison Alberto Hernández y Yanhao Yu. El Laboratorio de Productos Forestales y la Fundación Nacional de Ciencia proporcionaron fondos para la investigación.
Fuente: WISC
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