Fuentes de energía de última generación allanan el camino para los dispositivos autosuficientes
En los últimos años, se han desarrollado diversas técnicas de recolección de energía para hacer frente a las limitaciones de las baterías en términos de coste y seguridad química. Los recolectores de energía transforman diferentes tipos de energía en electricidad para hacer que los dispositivos sean energéticamente autosuficientes, aunque aún no han logrado reemplazar las baterías por varias razones. «Se ha planteado una pregunta crucial y apremiante: ¿cómo hacer realidad el enorme potencial de la tecnología de recolección de energía?», comenta Yang Bai, beneficiario de una beca Marie Skłodowska-Curie de NextGEnergy. El proyecto financiado con fondos europeos NextGEnergy se propuso estudiar si un material podía recolectar múltiples fuentes de energía. «Buscábamos un material capaz de convertir a la vez energía lumínica, térmica y cinética en electricidad», explica Bai. Una vez descubierto un material capaz de recolectar los tres tipos de energía, los investigadores hacen uso de él en dispositivos que requieren ser pequeños y portátiles. Un material asombroso para reemplazar las baterías Los investigadores examinaron primero la composición química de su material, denominado KNBNNO, para determinar sus propiedades eléctricas fundamentales, y se centraron en la modificación de materiales ferroeléctricos convencionales empleados en sensores y accionadores. Asimismo, llevaron a cabo experimentos para reducir el ancho de la banda prohibida de su material, una propiedad cuyo valor debe ser lo suficientemente pequeño para que el material pueda absorber la luz solar. Los integrantes del proyecto hicieron frente a algunos contratiempos técnicos al comienzo del proyecto, ya que nadie antes había intentado desarrollar un material de este tipo. Para conseguir el material asombroso que buscaban, trataron de combinar semiconductores de banda prohibida estrecha y materiales ferroeléctricos fuertes. El equipo quería «lograr una recolección de energía multifuncional y, por lo tanto, multifuente en el mismo material», remarca Bai. Un error con final feliz Los investigadores dedicaron el primer trimestre de su proyecto a la modificación de la composición química de su material para lograr que funcionara, y descubrieron que su método no había tenido éxito. Bai comenta: «Asumimos que esta es la razón por la que nadie antes lo había logrado. En ese momento, nos hallábamos en una situación en la que se carecía de cualquier experiencia o referencia relevante para lo que estábamos haciendo». Al reducir una propiedad denominada concentración de dopaje a un nivel lo suficientemente bajo, los investigadores no solo descubrieron que podían utilizar su material como una celda solar, sino también sus otras propiedades de recolección de energía. «Todo el proyecto pasó de la noche a la mañana de ser una lucha constante a un éxito científico revolucionario». Si bien los investigadores diseñaron inicialmente su nuevo material para recolectar diferentes tipos de energía, durante el proceso descubrieron el potencial para otras aplicaciones. Demostraron que el nuevo material también podría emplearse en dispositivos optoelectrónicos y optoferroeléctricos de nueva generación. Comercialización del nuevo material De cara al futuro, los investigadores esperan utilizar sus resultados tanto en la industria como en el sector académico, y tienen previsto integrar sus resultados con sus conocimientos técnicos previos a fin de comercializar lo antes posible su material y sus propiedades de recolección de energía. La trayectoria actual de las nuevas tecnologías augura un futuro dependiente de las baterías, pero a diferencia de estas, el equipo reconoce la sostenibilidad de su nuevo material. Jari Juuti, responsable del equipo de investigación, comenta: «Cuando la carga es adecuada, las baterías son sin ningún género de dudas una solución más factible para que los seres humanos aborden el problema del almacenamiento de energía y las fuentes de energía. Con todo, cada año se desechan miles de millones de baterías que, si no se gestionan correctamente, conllevan un tremendo riesgo medioambiental debido a los productos químicos que contienen». Esta situación será más acusada a medida que el internet de las cosas crezca y pase de los actuales miles de millones a billones de dispositivos alimentados por baterías.
Palabras clave
NextGEnergy, ferroeléctrico, internet de las cosas, optoelectrónico, celda solar, energía cinética, fotoferroeléctrico, piezoeléctrico
