Científicos saudíes han encontrado la forma de obtener electricidad a
través de la radiación infrarroja que emite el planeta. Se han valido de
nano-antenas que usan el efecto túnel cuántico para que los electrones puedan
traspasar un diodo y transformar las ondas infrarrojas en corriente eléctrica. Un prototipo que puede revolucionar el sector energético.
La
mayoría de la luz solar que golpea la Tierra es absorbida por sus superficies,
océanos y atmósfera. Como resultado de este calentamiento, la radiación
infrarroja se emite constantemente a nuestro alrededor.
Estimada en millones de gigavatios por segundo, esta radiación infrarroja residual es capaz de abastecer la demanda energética de la humanidad miles de veces.
Estimada en millones de gigavatios por segundo, esta radiación infrarroja residual es capaz de abastecer la demanda energética de la humanidad miles de veces.
Un
equipo de Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá, en Arabia Saudita, ha
desarrollado un dispositivo que puede aprovechar esta energía, así como el
calor residual de los procesos industriales, y transformarla en
electricidad útil.
A
diferencia de los paneles solares que están limitados por las horas del día y
las condiciones climáticas, el calor infrarrojo puede ser recogido las 24 horas
del día. Una forma de lograrlo es tratar el exceso de calor infrarrojo como
ondas electromagnéticas de alta frecuencia.
Utilizando
antenas diseñadas específicamente para esta investigación, las ondas
electromagnéticas recogidas se envían a un rectificador, típicamente un diodo
semiconductor, que convierte las señales alternas en carga de corriente
continua para baterías o dispositivos eléctricos.
Efecto túnel
Efecto túnel
El
proceso se consigue mediante la fabricación de una rectenna o rectena, (rectifying antenna o
antena rectificadora), un tipo especial de antena que se usa para convertir
directamente microondas en corriente continua. En esta investigación, como la
longitud de las ondas infrarrojas es extremadamente corta, para poder
aprovecharlas fue necesario construir rectenas realmente minúsculas.
Además,
las ondas infrarrojas oscilan miles de veces más rápido que un semiconductor
típico. "No hay ningún diodo
comercial en el mundo que pueda funcionar con tanta frecuencia",
explica Atif Shamim, líder de proyecto de KAUST, en un comunicado. Por eso han recurrido al efecto túnel.
El efecto túnel es un fenómeno cuántico que permite a una partícula superar una barrera que en teoría no podría traspasar por falta de capacidad. Por ejemplo, una bala disparada desde la base de una montaña necesita una cierta cantidad de energía para llegar a la cúspide y llegar al otro lado. Pero una bala cuántica no: puede llegar al otro lado de la montaña gracias a la indeterminación de su posición, que es la base de cualquier fenómeno cuántico.
El efecto túnel es un fenómeno cuántico que permite a una partícula superar una barrera que en teoría no podría traspasar por falta de capacidad. Por ejemplo, una bala disparada desde la base de una montaña necesita una cierta cantidad de energía para llegar a la cúspide y llegar al otro lado. Pero una bala cuántica no: puede llegar al otro lado de la montaña gracias a la indeterminación de su posición, que es la base de cualquier fenómeno cuántico.
Pues
ese efecto túnel, según los investigadores, puede ayudar a la construcción de
las citadas antenas nanométricas y obtener energía de la naturaleza: los
electrones pueden atravesar una pequeña barrera, gracias a un diodo regido por
el efecto túnel (Metal-Insulator-Metal), y transformar las ondas infrarrojas en
corriente eléctrica.
Nano-antena con diodo
Lo han comprobado construyendo una
nano-antena en forma de mariposa que incorpora una película aislante muy
delgada entre dos brazos metálicos ligeramente recubiertos de oro y
titanio.
El invento es capaz de generar campos
eléctricos intensos, necesarios para el buen funcionamiento de la nano-antena.
El diodo MIM ha capturado con éxito la radiación infrarroja y sólo se enciende
cuando es necesario.
Y aunque de momento sólo se trata de
una etapa del proceso innovador superada con éxito, todavía quedan muchos
problemas técnicos por resolver antes de que pueda confirmarse la viabilidad
del dispositivo.
Uno de los problemas a resolver es que
consume mucha energía, pero si las investigaciones se desarrollan según lo
previsto, será posible conectar millones de micro-antenas para aumentar la
producción de electricidad en un país o una región. Toda una revolución para el
sector energético.
No es la primera vez que se intenta obtener electricidad del espectro electromagnético. En 2014, investigadores norteamericanos lo intentaron con un “colector de energía emisiva” y también con rectenas, según explicaron en un artículo publicado en PNAS.
No es la primera vez que se intenta obtener electricidad del espectro electromagnético. En 2014, investigadores norteamericanos lo intentaron con un “colector de energía emisiva” y también con rectenas, según explicaron en un artículo publicado en PNAS.
El trabajo investigativo se encuentra
bajo el título “Optical Rectificationthrough an AI203 based MIM passive rectenna at 28.3THz” Materials Today
Energy, Volume 7,March 2018, pages 1-9.
DOI:https://doi.org/10.1016/j.mtener.2017.11.002
Fuente: Tendencias 21 / Tendencias
Tecnológicas 18.febrero.2018
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