El grafeno, una innovadora sustancia compuesta de carbono puro y similar al grafito, podría tener el secreto de la energía limpia e ilimitada. Hace dos años se anunciaba como una posibilidad, y ahora se ha comprobado.

Un equipo de científicos han podido extraer energía del movimiento térmico del grafeno a temperatura ambiente, lo que potencialmente nos da una fuente futura limpia de energía ilimitada para dispositivos pequeños.

El enfoque aprovecha hábilmente tanto la ondulación del tamaño de un nanómetro como el movimiento browniano (movimiento aleatorio de partículas) que se encuentra en el grafeno, produciendo una corriente eléctrica que podría utilizarse para una variedad de usos.

Paul Thibado, físico de la University of Arkansas, dijo en un comunicado:

“Un circuito de recolección de energía basado en grafeno podría incorporarse en un chip para proporcionar energía limpia, ilimitada y de bajo voltaje para pequeños dispositivos o sensores”.

La investigación se basa en trabajos previos del mismo laboratorio, en el que se demostró que el grafeno independiente se ondula y se dobla de una manera que podría aprovecharse para obtener energía.

Chip de grafeno usado en las pruebas. Crédito: University of Arkansas

Thibado dijo:

“El origen de estas ondas de tamaño nanométrico sigue siendo una cuestión abierta”.

Además señaló que la ondulación del grafeno parece provenir de interacciones de partículas subatómicas en el material.

Una parte crucial del desarrollo de su sistema fue el uso de dos diodos en el circuito para convertir la corriente alterna (CA) original en corriente continua (CC). Esto permitió que la corriente fluyera en ambos sentidos a través del circuito, por caminos separados.

El final resultante es una corriente continua pulsante que puede realizar trabajo en una resistencia de carga y potencialmente encender pequeños dispositivos electrónicos. Otro hallazgo fue que el diseño de dos diodos del sistema ayudó a aumentar la cantidad de energía entregada.

Thibado dijo:

“También descubrimos que el comportamiento de encendido y apagado de los diodos en realidad amplifica la potencia entregada, en lugar de reducirla, como se pensaba anteriormente. La tasa de cambio en la resistencia proporcionada por los diodos agrega un factor adicional a la potencia”.

Lo que muestra la investigación es una configuración simbiótica entre el grafeno y el circuito, que evita entrar en conflicto con la segunda ley de la termodinámica al mantener una temperatura uniforme para que el calor no se transfiera. La corriente que fluye en la resistencia no la calienta, en otras palabras.

Prueba de chip de grafeno para recolección de energía de muestra. Crédito: University of Arkansas

Esta parte de la investigación debe mucho a la Termodinámica estocástica, un campo de estudio relativamente nuevo que analiza cómo lo macro y lo micro interactúan en los sistemas cuando se trata de la interacción de la energía y el calor.

El movimiento lento del grafeno significa que se induce corriente en el circuito a bajas frecuencias, y eso es importante para la eficiencia.

El próximo desafío será averiguar cómo se podría implementar y utilizar el sistema en algo práctico, en primer lugar, averiguar si la energía se puede almacenar en un condensador para su uso posterior.

Si bien es probable que la energía producida por el grafeno independiente sea bastante pequeña, algún día podría ser un reemplazo para las baterías de bajo consumo, y no necesitaría recargarse o reemplazarse. Todo lo que nos lleve hacia un futuro de energía limpia y renovable es siempre un avance bienvenido, por pequeño que sea.

La investigación ha sido publicada en la revista Physical Review E.

Vía: sciencealert / university of arkansas