¿Por qué caminos anda la piezoelectricidad?

La piezoelectricidad (del griego “piezein”, “apretar”) es un fenómeno presente en ciertos cristales, que al ser sometidos a tensiones mecánicas se polarizan eléctricamente, dando lugar a una diferencia de potencial y la aparición de cargas eléctricas en su superficie.

Este fenómeno también se presenta invertido, es decir, los cristales se deforman al ser sometidos a un campo eléctrico.

Los materiales piezoeléctricos más conocidos son el cuarzo, la sal de rochelle, el rubidio y diversos cerámicos.

Aquí ven en acción un cerámico peizoeléctrico.

Los materiales piezoeléctricos se utilizan en una serie de aplicaciones tecnológicas, desde encendedores hasta altavoces, transformadores y guitarras acústicas.

En el 2006, el Dr. Wang publicó en la revista Science un reporte en el que informaba sobre la fabricación de nanogeneradores eléctricos basados en las propiedades piezoeléctricas del óxido de zinc.  Wang concluyó que era posible transformar la energía mecánica en energía eléctrica a nanoescala mediante rejillas de nanocables piezoeléctricos de óxido de zinc, del cual se aprovechó sus propiedades piezoeléctricas y semiconductoras. Wang estimó que la eficiencia del generador de energía basado en nanocables piezoeléctricos era del orden de 17% a 30%. Así, consideró Wang, se tendría en el corto plazo generadores que podrían alimentar nanodispositivos.

 En este año se ha informado de un avance significativo en los intentos de construir nanogeneradores eléctricos. Se logró reemplazar el frágil óxido de zinc por  fluoruro de polivinilideno orgánico, el cual es un material flexible y resistente, obteniéndose de esta forma un generador más eficiente y durable.

Esta tecnología podría llevarnos a vestir la ropa inteligente  que podría proporcionar energía eléctrica a través de movimientos corporales normales  debido a que las nanofibras son pequeñas y pueden ser entretejidas en la ropa con ningún cambio perceptible en la comodidad para el usuario”, dijo Lin.

Azúcar y herbicida, inesperada base para una celda de combustible limpio

watt

Fuente: Ciencia.com

Así pues, la fuente de energía preferida del cuerpo humano podría algún día producir electricidad para nuestros aparatos, vehículos y hogares.

“Los carbohidratos son ricos en energía”, subraya el profesor de química Gerald Watt, de la Universidad Brigham Young. “Necesitábamos un catalizador que extrajera los electrones de la glucosa y los transfiriera a un electrodo”.

Y la sorprendente solución resultó ser un herbicida común.

La efectividad de este herbicida barato y abundante es una gran ayuda para las células de combustible basadas en los carbohidratos, que pueden así ver aumentada su rentabilidad. En cambio, células de combustible basadas en el hidrógeno, como por ejemplo las de la compañía General Motors, necesitan al costoso platino como catalizador.

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El próximo paso para el equipo de la universidad es aumentar la energía cosechada. Y esperan lograrlo mejorando el diseño, algo que ya está dando sus primeros frutos.

En los experimentos realizados, se ha logrado un promedio de conversión de un 29%, o la transferencia de 7 de los 24 electrones disponibles por cada molécula de glucosa.

“Demostramos que se puede obtener mucho más de la glucosa de lo que se ha conseguido hasta el momento”, explica Dean Wheeler, uno de los autores del estudio y profesor de ingeniería química en la Academia Fulton de Ingeniería y Tecnología, de la Universidad Brigham Young. “Ahora intentamos aumentar la densidad energética para que la tecnología sea más atractiva desde el punto de vista comercial”.

Una curiosidad sobre Gerald Watt es que es pariente de James Watt (1736-1819), el inventor de la máquina de vapor, por lo que la coincidencia de apellidos no es casual, ni quizá tampoco la de vocaciones en el campo de la energía.

¿Cómo funciona la tecnología de la celda de hidrógeno?

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Materiales relacionados

21 de octubre de 1879, se ilumina el mundo

 Alva_Edison

La historia de la lámpara incandescente está plagada de juicios y controversias, las cuales en la actualidad han servido para concluir que el crédito que se otorga a Thomas Alva Edison no es, en definitiva, por haber encontrado los elementos precisos para construir la lámpara incandescente, sino por construir el primer prototipo de lámpara incandescente de uso masivo.

bombilla

Infografía de El Comercio. Descargue haciendo clic aquí

Antes de él, Heinrich Göebel y Joseph Swan, entre otros, ya habían construido lámparas incandescentes totalmente funcionales. Con Göebel se enfrascó en un juicio que ganó, al dudarse de que los prototipos presentados por Göebel fueran elaborados antes de 1870. La controversia que sostuvo con Swan por la prioridad de la invención terminó cuando se asociaran comercialmente para producir focos. Los entretelones de las controversias fueron relatados por Franklin Pope en su libro “Historia de las lámparas incandescentes”.

Parte 1

 

Parte 2

Parte 3

Parte 4

Parte 5

La controversia de las patentes

Otras historias sobre el desarrollo de la electricidad

¿Te atreves a diseñar un generador eléctrico usando las olas del mar?

faraday

La Ley de Faraday establece que si una espira gira en un campo magnético, se producirá en la espira una fuerza electromotriz (fem); es decir, la espira se convertirá en una especie de batería en cuyos extremos dará corriente alterna como se aprecia en la animación.

El recurso más utilizado en los generadores modernos es el vapor de agua. Claro que para disponer de vapor de agua, primero se tiene que generar calor. El calor puede ser suministrado por carbón, petróleo, gas natural o uranio.

Todo lo dicho nos lleva a concluir que para producir electricidad por el método de Faraday no importa qué produzca el giro de la espira, sino que ésta gire en un campo magnético. Por esta razón, es posible usar, literalmente, cualquier tipo de energía disponible para producir movimiento giratorio, por ejemplo: el viento, el vapor o el movimiento del agua.

En la animación, puedes observar la red de generación y transporte de energía eléctrica. Puedes notar que el corazón del generador está en el nodo (7) . Es ahí donde se produce la electricidad al girar el estator.

Por otro lado, sabemos que las olas marinas transportan una enorme cantidad de energía, la misma que es la responsable de que las moléculas de agua en el mar realicen movimiento complicados perpetuamente. Cerca de la superficie las moléculas de agua se mueven en trayectorias circulares (suma de ondas transversales y longitudinales), pero en el fondo se mueven longitudinalmente.

ola_mar

Ya debes estar preguntándote lo siguiente:

“Si el agua realiza un movimiento oscilatorio perpetuo, ¿no será posible usarlo para generar electricidad?”

Claro que sí. Existen muchas formas de generar electricidad usando las olas de mar. Una de ellas se muestra en el vídeo.

 

  • 🙂 ¿Te atreves a diseñar tu propio generador eléctrico usando las olas del mar?

 

La tecnología romana

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Las cocinas mejoradas GTZ …. una solución temporal

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Es sabido que la leña, a pesar de haber disminuido su consumo en los últimos años, es junto con la bosta y la yareta el segundo energético (después de los hidrocarburos) más importante en el consumo final de energía con un 17,3 % del total. También es conocido que su uso es muy ineficiente, dado que se aprovecha aproximadamente el 10% de su potencial energético. (Minem-Perú)
En la costa peruana, se usa en industrias de productos alimenticios, restaurantes, panaderías, ladrilleras y el consumo doméstico, y provienen mayoritariamente de los bosques de algarrobos de la costa norte. En la sierra, se usa la biomasa (bosta, leña, yareta, etc.) para satisfacer sus necesidades energéticas. En la selva, el uso de la biomasa no tiene restricciones, debido a su abundancia.

La leña, en los poblados rurales, se utiliza en fogones rústicos para la cocción de los alimentos. Sin embargo, esta práctica es muy perjudicial para la salud por la ingestión de humos potencialmente dañinos. Ante esta situación, que es un verdadero problema de salud pública, varios ministerios (del medio ambiente, de salud y la fundación que dirige la primera dama) conjuntamente con la fundación GTZ de Alemania han lanzado la campaña “500 000 cocinas mejoradas por un Perú sin humo”.

  • ¿Qué es una cocina mejorada?

 

Sin embargo, esta solución, sinceramente, no me parece la más adecuada por una sencilla razón; no elimina el humo producido por la combustión, sólo se traslada al medio ambiente. Además, por la tecnología tan primitiva usada, la eficiencia del dispositivo sigue siendo bastante baja.

  • ¿Existe algún método alternativo a estas cocinas que se desea implantar en el país?

Al parecer sí lo hay, y más de uno. Por ejemplo, existe el invento del ingeniero salvadoreño René Núñez Suárez llamado “turbo cocina”, cuya patente pueden verla en la oficina de patentes de EEUU. En el hipervínculo pueden encontrar la descripción detallada de la cocina, así como imágenes de los planos de la misma.

Pueden apreciar en el vídeo que se muestra a continuación, cómo la turbo cocina es mucho más eficiente que la cocina mejorada peruana; de hecho, estéticamente es infinitamente mejor.

Pero definitivamente, pienso que nosotros merecemos algo mejor. Existen modelos muchísimo mejores que la turbo cocina (con todo respeto por la obra del inventor). Observen si no, el vídeo de esta hermosa cocina ecológica de la compañía Woodflame.com , ¿acaso no es una belleza?

 

  • ¿No será la hora de poner manos a la obra en el diseño o perfeccionamiento de cocinas rurales que sean una solución mucho más eficiente a la tradicional cocina con fogón?

¿Cómo quedaría escrita la historia de la electricidad? (Primaria)

Luego de hablar de Meucci, Marconi, Tesla y demás temas controversiales, el Flash de la historia de la electricidad que traduje hace un año en el Grupo Google de Proyectos Escolares CTA se vería así:

Salvo, lógicamente, mejor parecer.