A medida que el Jeep avanzaba, sus luces LED comenzaron a encenderse y apagarse. Pero en lugar de que la batería del juguete alimente las luces, como era de esperar, un nanogenerador en los neumáticos del Jeep cosechó energía de fricción para alimentarlos.
Desarrollado por ingenieros de la Universidad de Wisconsin en Madison y la Universidad de Zhengzhou en China, este nanogenerador podría hacer que los autos reales sean más eficientes. Al colocar electrodos en las llantas, los científicos han descubierto cómo capturar la energía del potencial eléctrico cambiante entre las llantas y la carretera. Este tipo de energía normalmente se desperdicia, pero los nanogeneradores permiten cosecharlo y redirigirlo hacia la batería del automóvil, informaron recientemente en la revista Nano Energy .
"Estoy bastante entusiasmado con esto", dice el líder del proyecto Xudong Wang, profesor asociado de ciencia e ingeniería de materiales en la universidad.
El nanogenerador funciona según un principio llamado efecto triboeléctrico, explica Wang. El efecto triboeléctrico es la carga que proviene de frotar ciertos tipos de materiales. El choque estático que se obtiene después de frotar los pies en la alfombra es un ejemplo, y también lo es la carga que generan los neumáticos de goma y las carreteras de asfalto cuando entran en contacto.
El equipo de Wang ha estado experimentando con nanogeneradores, electrodos que convierten la energía mecánica en electricidad, durante varios años. Los investigadores están colocando los parches de electrodos de una pulgada de largo en la superficie de los neumáticos del automóvil para aprovechar la energía y dirigirla nuevamente hacia la batería del automóvil. En última instancia, a Wang le gustaría ver que la tecnología mejore la eficiencia de los autos eléctricos.
"Probablemente podamos mejorar el kilometraje en un 10 por ciento", dice Wang. "Creo que todos los autos eléctricos querrán esto".
El proyecto deberá desarrollarse aún más antes de que las compañías de automóviles puedan comprar. Los neumáticos de automóviles deberán ser rediseñados significativamente para incorporar los nanogeneradores. Con el Jeep de juguete, simplemente se colocaron parches de electrodos en la superficie de los neumáticos. Pero en un automóvil real, esta colocación significaría que los electrodos se desgastarían casi de inmediato. Wang imagina un diseño de neumático que integra los electrodos directamente en la banda de rodadura. Pero esta es una importante revisión de diseño que tomará mucho tiempo y dinero. Wang planea trabajar con ingenieros para descubrir el mejor diseño de neumáticos.
"Quiero diseñar la configuración y ver cuál es la máxima eficiencia que podemos alcanzar", dice Wang.
El Jeep de juguete con nanogeneradores en sus neumáticos (UW-Madison College of Engineering) Wang cree que los nanogeneradores estarán listos para su uso en el mundo real en algún momento de los próximos diez años. El momento exacto dependerá de cuán difícil sea diseñar diferentes neumáticos y de qué tipo de fabricantes de vehículos estén más interesados en aplicar la tecnología.
Hay muchas aplicaciones diferentes para los nanogeneradores triboeléctricos [TENG], dice Wang. La mayor parte de la investigación de nanogeneradores se realiza en Europa o Asia, donde los investigadores están analizando TENG en una variedad de medios. Un equipo del Instituto de Tecnología de Georgia y dos universidades chinas han desarrollado un nanogenerador enrollable basado en papel para recolectar energía de las ondas sonoras. El nanogenerador podría colocarse en un teléfono celular para recolectar energía de las voces humanas. Otro equipo ha desarrollado un nanogenerador que se puede insertar en un zapato para aprovechar la energía para caminar. La invención podría potencialmente alimentar pequeños dispositivos electrónicos, o incluso podría eventualmente prestar su energía a la red. Un TENG transparente recién inventado captura el poder del agua que fluye. Podría integrarse en las ventanas del automóvil o del hogar para utilizar la energía de la lluvia, la energía cinética de la lluvia que cae.
Tan prometedor como son los TENG, hay relativamente pocos científicos estadounidenses que actualmente realizan este tipo de investigación, dice Wang.
"Los inversores y el gobierno federal necesitan pensar más en [TENG]", dice Wang. "Hay muchas formas diferentes de ahorrar energía".
