Crean un dispositivo que genera energía a partir del calor del cuerpo

Yaiza Martínez
Tendencias
30/04/10

Servirá para alimentar implantes médicos y para prolongar la vida de las baterías

Un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur ha fabricado un dispositivo que genera energía a partir del calor corporal. El generador tiene un tamaño muy pequeño: un centímetro cuadrado, pero es capaz de producir varios microvatios de energía aprovechando la diferencia de temperatura existente entre el cuerpo y el aire. Los científicos prevén que, en un futuro, servirá para prolongar la vida de la batería de ciertos dispositivos electrónicos (como implantes médicos) y también para reciclar el calor que los mismos aparatos generen en su funcionamiento prolongando así la vida de sus baterías.
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En un intento por desarrollar una fuente de energía compacta, ecológica y de un tiempo de vida ilimitado, un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Singapur, ha fabricado un dispositivo que genera energía a partir del calor corporal o de cualquier otro entorno que proporcione un gradiente (o diferencia) de temperatura.

Según publica la revista Physorg, este aparato, que ha sido bautizado como generador energético termoeléctrico, se pega al cuerpo para generar una cantidad de energía de varios microvatios.

En un futuro, el generador podría ser utilizado para suministrar energía a ciertos dispositivos médicos implantados o a sensores sin cable.

Termopares y termopilas

Los autores del dispositivo han sido Jin Xie y Hanhua Feng, que pertenecen a la A*STAR (agencia gubernamental para la ciencia, la tecnología y la investigación de Singapur), y Chengkuo Lee, de la Universidad Nacional de Singapur. Los resultados de su trabajo han aparecido publicados en la revista especializada Journal of Microelectromechanical Systems.

El generador energético termoeléctrico consiste en un chip de un tamaño de un centímetro cuadrado, que contiene más de 30.000 pares termoeléctricos o termopares.

Estos termopares están formados por la unión de dos metales distintos, y producen un voltaje a partir de la diferencia de temperatura entre uno de sus extremos, denominado "punto caliente" o unión caliente o de medida, y el otro, denominado "punto frío" o unión fría o de referencia.

Los termopares se utilizan comúnmente en instrumentación industrial como sensores de temperatura, porque son económicos, intercambiables, tienen conectores estándar y son capaces de medir un amplio rango de temperaturas.

Los científicos de Singapur agruparon los 30.000 termopares del generador en una serie de conjuntos, conocidos como termopilas, capaces de detectar las diferencias de temperatura entre el cuerpo y el ambiente, y de producir a partir de ellas un voltaje.



Futuras mejoras

Así, con una diferencia de temperatura de 5 K, el dispositivo puede generar un voltaje de 16,7 voltios y una energía de 1,3 microvatios.

Los investigadores esperan que futuras mejoras en el generador permitan incrementar esta generación energética en varios microvatios.

La acumulación de la energía generada a partir del calor desprendido del cuerpo, servirá para diversos fines, como prolongar la vida de la batería de ciertos dispositivos electrónicos, como sensores de presión, y también para reciclar el calor que los mismos aparatos generen en su funcionamiento.

Además, proporcionando energía a los implantes médicos que puedan llevar algunos pacientes, esta tecnología permitirá eludir los difíciles y caros métodos de sustitución de baterías en dichos implantes.

Mayor eficiencia energética

Aunque anteriormente se habían creado dispositivos que generan electricidad a partir del calor del cuerpo, este nuevo generador energético termoeléctrico supone un avance con respecto a ellos, en cuanto a eficiencia energética se refiere.

Según explican los investigadores en el Journal of Microelectromechanical Systems, para conseguir dicho avance, al generador se le incorporaron cavidades vacías, un estrato de cuerpo de refrigeración (cuerpo de metal que se conecta a componentes electrónicos y no les permite calentarse) y una cavidad periférica.

De esta forma, se consituió optimizar el flujo de calor, e incrementar la diferencia de temperatura entre el lado del generador que va en contacto con el cuerpo y el otro lado, expuesto al entorno en que el cuerpo se encuentre (al aire, más frío que el organismo).

Este aumento en la diferencia de la temperatura entre ambos lados del aparato es lo que permite producir una cantidad de energía eléctrica mayor.

Otra ventaja del generador energético termoeléctrico de los científicos de Singapur es que es compatible con unos semiconductores de uso muy extendido conocidos como CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor).

Esta compatibilidad permitirá que el generador pueda funcionar como fuente energética para chips y sistemas microelectromecánicos (sistemas fabricados con tecnología electromecánica micrométrica), que requieran de bajos niveles de consumo de energía.

Aprovechar el cuerpo

En los últimos años, han salido a la luz diversos dispositivos y materiales que aprovechan el cuerpo para generar energía.

Es el caso, por ejemplo, del material creado por ingenieros de la Universidad de Princeton, en Estados Unidos, con el que se puede generar energía a partir de ciertos movimientos del organismo, como la respiración o el simple acto de andar o correr.

Los científicos prevén que dicho material, un compuesto que combina caucho de silicona con zirconato de titanato de plomo, podría aplicarse en chips destinados a dispositivos médicos (como por ejemplo marcapasos), o en diferentes productos de electrónica portátil.

Por otro lado, recientemente, científicos del Instituto Tecnológico de Georgia, también en Estados Unidos, anunciaron que habían creado una novedosa tecnología capaz de convertir la energía mecánica más irregular en energía eléctrica. Para conseguirlo, usaron nanogeneradores que aprovechaban el efecto piezoeléctrico para generar cargas eléctricas.

Por último, científicos norteamericanos han creado otro sistema que aprovecha la energía motriz de las piernas para generar electricidad, mediante un dispositivo de 1,5 kilogramos con forma de rodillera. Este aparato genera energía suficiente como para poner en marcha diez teléfonos móviles al mismo tiempo o dos ordenadores.