CIC energiGUNE, centro de investigación vasco referente en almacenamiento y conversión de energía electroquímica y almacenamiento y conversión de energía térmica, ha sido un actor destacado en el reciente descubrimiento del proceso de conversión de la energía mecánica en electricidad utilizando solo agua y silicio, que ha sido dado a conocer en un artículo publicado en la prestigiosa revista Nano Energy, de Elsevier, por un equipo de investigación europeo en el que participan científicos del Centro Alemán de Sincrotrón Electrónico (DESY), de la Universidad Tecnológica de Hamburgo (TUHH), de la Universidad de Ferrara (Italia), de la Universidad de Silesia (Polonia) y de la Universidad Técnica de Riga (Letonia).
“La combinación de silicio nanoporoso con agua permite acceder a una fuente de energía eficiente y reproducible, sin recurrir a materiales exóticos, simplemente utilizando el semiconductor más abundante, el silicio, y un recurso común como el agua”, ha destacado el investigador de CIC energiGUNE y primer autor de esta publicación, Luis Bartolomé.
El origen de este descubrimiento está en el trabajo desarrollado dentro del proyecto europeo ELECTRO-INTRUSION, que coordina CIC energiGUNE, y que tiene como objetivo la recuperación del calor ambiental y las vibraciones generadas por diferentes sistemas como los amortiguadores de los automóviles, por ejemplo, para transformarlos en electricidad útil.
“El trabajo desarrollado en ELECTRO-INTRUSION desde su puesta en marcha en 2021 ha permitido alcanzar este logro, tan simple y potente a la vez, al arrojar luz sobre algunas lagunas de conocimiento que existían en torno a la nanotriboelectricidad”, ha asegurado Yaroslav Grosu, líder del proyecto y responsable del grupo de investigación de fenómenos interfaciales del área de almacenamiento térmico en CIC energiGUNE.
La tecnología presentada en el artículo publicado en Nano Energy tiene por nombre Intrusion-Extrusion Triboelectric Nanogenerator (IE-TENG) y utiliza presión para forzar repetidamente la entrada y salida de agua a través de poros nanométricos. Durante este proceso, se genera carga en la interfaz entre el sólido y el líquido.
El mecanismo de electrificación descrito en el estudio se basa en un proceso llamado intrusión–extrusión triboeléctrica dentro de materiales de silicio nanoporoso hidrofóbico. En términos simples, cuando un líquido como el agua es forzado a entrar en los diminutos poros del material bajo presión (intrusión), se produce una transferencia de carga eléctrica entre la superficie sólida y el líquido. Al liberar la presión, el líquido sale (extrusión) y generando así corriente eléctrica. Este fenómeno ocurre porque las superficies internas del silicio hidrofóbico tienen defectos donde se acumulan y liberan electrones durante el contacto con el líquido.
Esta tecnología allana el camino para sistemas de sensores autónomos y sin mantenimiento, como en la detección de agua, la monitorización deportiva y de la salud en prendas inteligentes, o la robótica háptica, donde el tacto o el movimiento generan directamente una señal eléctrica. «Los materiales impulsados por agua marcan el comienzo de una nueva generación de tecnologías autosostenibles», ha asegurado Yaroslav Grosu.
En las pruebas realizadas, la eficiencia de conversión de energía alcanzó hasta un 9%, porcentaje que se coloca entre los más altos jamás registrados para nanogeneradores sólido-líquido. En el éxito de esta prueba ha sido fundamental, asimismo, el diseño de materiales, ya que se han desarrollado estructuras de silicio con una triple característica: conductivas, nanoporosas e hidrofóbicas. Así, se consigue el control sobre la entrada y salida de agua y se mantiene el proceso estable en todo momento.
