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por Minnie
Glymph
07 Noviembre 2013
del
Sitio Web Eurekalert
traducción de
Adela Kaufmann
Versión
original en ingles
Las
células metamateriales Diseñadas por Ingenieros de Duke
suministran energía eléctrica tan eficientemente como los paneles
solares
¿Cómo se define la energía libre?
Un
dispositivo barato que convierte la radiación de fondo
de
libre acceso a energía para hacer funcionar aparatos o cargar
baterías?
No
se necesita de combustibles fósiles.
No
se necesita hacer girar turbinas.
Una
energía limpia, ya sea si brilla o no brilla el sol
o
si sopla o no el viento.
¿Suena
bien?
Hoy
en día, los investigadores de la Universidad Duke
anunciaron un nuevo dispositivo de punta que cosecha WiFi
y
la convierte en corriente directa para cargar baterías.
El
equipo alcanzó una asombrosa tasa de conversión de energía
comparable a los paneles solares actuales.
Esta matriz de metamaterial de cinco células
desarrollado en la Universidad de Duke
cosecha energía con una eficiencia de 36,8% -
comparable a una célula solar
Haga clic aquí para obtener más información .
DURHAM, N.C.
Usando materiales de bajo costo configurados y sintonizados para
captar señales de microondas, investigadores de la Escuela Pratt de
Ingeniería de la Universidad de Duke han diseñado un poderoso
dispositivo de recolección de energía con una eficacia similar a la
de los paneles solares modernos.
El dispositivo convierte inalámbicamente la señal de microondas para
dirigir voltaje de corriente capaz de recargar una batería de
teléfono celular u otro dispositivo electrónico pequeño, según un
informe que aparece en la revista Applied
Physics Letters, en diciembre de 2013 ( Un
Metamaterial Microondas con Funcionalidad Integrada de Recolección
de Energía ).
Opera en un principio similar a los paneles solares, que convierten
la energía luminosa en corriente eléctrica. Pero
ésta versátil cosechadora de energía podría ser sintonizada para
recoger la señal de otras fuentes de energía, incluidas las señales
de satélite, las señales sonoras o señales de Wi-Fi, dicen los
investigadores.
La clave del poder cosechador reside en su aplicación de metamateriales,
estructuras de ingeniería que pueden capturar las diversas formas de
ondas de energía y sintonizarlas para aplicaciones útiles.
El
estudiante de pregrado de ingeniería Allen
Hawkes,
trabajando con el estudiante graduado Alexander
Katko y
el investigador principal Steven
Cummer, profesor de ingeniería eléctrica e informática, diseñó un
circuito eléctrico capaz de cosechar microondas.
Utilizaron un serie de cinco conductores de fibra de vidrio y
conductores de energía de cobre con cables entre sí en una placa de
circuito para convertir microondas en 7.3V de energía eléctrica.
En
comparación, los cargadores
Universal
Serial Bus (USB) para dispositivos electrónicos
pequeños proporcionan alrededor de 5V de alimentación.
"Nosotros estábamos buscando la mayor eficiencia energética que
pudiéramos lograr", dijo Hawkes.
"Hemos estado recibiendo eficiencia energética alrededor del 6 al 10
por ciento, pero con este diseño hemos sido capaces de mejorar
dramáticamente la conversión de energía a un 37 por ciento, que es
comparable a lo que se consigue en las células solares."
"Es posible utilizar este diseño para un gran cantidad de diferentes
frecuencias y tipos de energía, incluyendo vibración y el
aprovechamiento de la energía del sonido ", dijo Katko
"Hasta ahora, muchísimo trabajo con metamateriales ha sido teórico.
Estamos demostrando que con un poco de trabajo, estos materiales
pueden ser útiles para aplicaciones de consumo."
Por ejemplo, una capa de metamaterial podría aplicarse en el techo
de una habitación para reorientar y recuperar una señal de Wi-Fi que
de otra manera se perdería, dijo Katko.
Otra aplicación podría ser la mejora de la eficiencia energética de
los aparatos, recuperando de forma inalámbrica la energía que se
pierde durante el uso.
"Las propiedades de los metamateriales permiten diseñar
flexibilidad, lo cual no es posible con dispositivos comunes como
antenas", dijo Katko.
"Cuando las antenas tradicionales están cerca unas de otras en el
espacio, se comunican entre sí e interfieren con el funcionamiento
de cada una. El proceso de diseño utilizado para crear nuestra gama
de metamaterial toma en cuenta estos efectos, lo que permite a las
células trabajar juntas."
Con modificaciones adicionales, los investigadores dijeron que el
poder de recolección de metamaterial potencialmente podría ser
incorporado en un teléfono celular, permitiendo que el teléfono se
recargue sin cables mientras no esté en uso.
TEsta
característica podría, en principio, permitir que las personas que
viven en lugares que no tienen acceso a una toma de corriente
convencional obtengan energía a partir de una cercana torre de
telefonía celular en su lugar.
"Nuestro trabajo demuestra un método sencillo y de bajo costo para
la recolección de energía electromagnética", dijo Cummer.
"La belleza del diseño es que los bloques de construcción básicos
son autónomos y aditivos. Simplemente se puede montar más bloques
para aumentar la energía recolectada."
Por ejemplo, una serie de bloques de potencia de captación podrían
ser montadas para capturar la señal de un conjunto conocido de
satélites que sobrevuelan de paso, explican los investigadores.
La pequeña cantidad de energía generada a partir de estas señales
podría alimentar una red de sensores en un lugar remoto como la cima
de una montaña o en el desierto, permitiendo la recopilación de
datos para un estudio a largo plazo que toma mediciones
infrecuentes.
Nota:
La investigación fue apoyada por una Iniciativa
de Investigación de la Universidad Multidisciplinaria de
la Oficina de Investigación del Ejército (Contrato No.
W911NF-09-1-0539).
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