Rainwater electricity generator produces up to 60 V per drop/Generador de electricidad con agua de lluvia produce hasta 60 V por gota
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Driven by a combination of post-pandemic economic recovery, geopolitical crises and unprecedented digitalization, energy spending has continued to increase over the last five years. And this hunger for energy is expected to continue to increase in the next five years and beyond, mainly due to the proliferation of monstrous data centers that are necessary to feed artificial intelligence. That is why any help is good to generate energy, especially if it is clean and renewable energy.
Impulsado por una combinación de recuperación económica post-pandemia, crisis geopolíticas y una digitalización sin precedentes, el gasto en energía no ha parado de incrementarse en los últimos cinco años. Y la previsión es que esta avidez por la energía siga aumentando en los próximos cinco años y siguientes, debido sobre todo a la proliferación de centros de datos monstruosos que son necesarios para alimentar a la inteligencia artificial. Por eso cualquier ayuda es buena para generar energía, sobre todo si se trata de energía limpia y renovable.
Along these lines, a team of researchers from the Ulsan National University of Science and Technology (UNIST) in South Korea have developed a device that converts the kinetic energy of raindrops into electricity of up to 60 V, without batteries or external sources. This is the S-FRP-DEG (Super-hydrophobic Fiber-Reinforced Polymer Droplet-based Electricity Generator), a flexible and lightweight device that uses carbon fibers and special polymers to capture the energy of raindrops. Unlike a solar panel, which depends on photons, this generator depends on the impact and friction of water.
En esta línea, un equipo de investigadores de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), en Corea del Sur han desarrollado un dispositivo que convierte la energía cinética de las gotas de lluvia en electricidad de hasta 60 V, sin baterías ni fuentes externas. Se trata del S-FRP-DEG (Super-hydrophobic Fiber-Reinforced Polymer Droplet-based Electricity Generator), un dispositivo flexible y ligero que utiliza fibras de carbono y polímeros especiales para capturar la energía de las gotas de lluvia. A diferencia de un panel solar, que depende de los fotones, este generador depende del impacto y el rozamiento del agua.
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The generator is coated with a lotus leaf-inspired coating that repels water and prevents dirt buildup. Raindrops, during their fall, acquire a positive charge. Upon impact against the negatively charged surface of the device, a charge transfer occurs that generates an electric current. The base material is a carbon fiber reinforced polymer (CFRP), which acts as a conductor and is highly resistant to corrosion making it ideal for outdoors.
El generador está recubierto con una capa inspirada en la hoja de loto que repele el agua y evita la acumulación de suciedad. Las gotas de lluvia, durante su caída, adquieren una carga positiva. Al impactar contra la superficie negativamente cargada del dispositivo, se produce una transferencia de carga que genera una corriente eléctrica. El material base es un polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP), que actúa como un conductor y es altamente resistente a la corrosión lo que lo hace ideal para exteriores.
It is important to clarify that 60 V is an impressive voltage for such a small device, enough to power small LED bulbs or low-consumption sensors, but, although the voltage is high, the current generated by these devices is usually very low (microamps). The key to Korean research has been to improve the contact surface using nanostructures so that, even in light rain, the voltage is high enough to be useful. Until recently, these generators were only very fragile laboratory tests. Korean researchers have made them durable and scalable thanks to carbon fiber.
Es importante matizar que 60 V es un voltaje impresionante para un dispositivo tan pequeño, suficiente para encender pequeñas bombillas LED o sensores de bajo consumo pero, aunque el voltaje es alto, la corriente que generan estos dispositivos suele ser muy baja (microamperios). La clave de la investigación coreana ha sido mejorar la superficie de contacto mediante nanoestructuras para que, incluso con una lluvia débil, el voltaje sea lo suficientemente alto como para ser útil. Hasta hace poco, estos generadores eran solo pruebas de laboratorio muy frágiles. Los investigadores coreanos han logrado que sean duraderos y escalables gracias a la fibra de carbono.
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Best of all, this isn't just lab testing, UNIST researchers installed these panels on real roofs and drainage pipes. In tests, four connected units lit up 144 LEDs, demonstrating that it can scale for use in buildings, pipelines or even vehicles. Además, la energía generada por la propia lluvia puede proporcionar alimentación a sensores que activen bombas de drenaje automáticas sin necesidad de estar conectadas a la red eléctrica o usar baterías que con el tiempo se agotan.
Lo mejor de todo es que esto no son solamente pruebas de laboratorio, los investigadores del UNIST instalaron estos paneles en tejados y tuberías de drenaje reales. En pruebas, cuatro unidades conectadas encendieron 144 LEDs, demostrando que puede escalar para usarse en edificios, tuberías o incluso vehículos. Además, la energía generada por la propia lluvia puede proporcionar alimentación a sensores que activen bombas de drenaje automáticas sin necesidad de estar conectadas a la red eléctrica o usar baterías que con el tiempo se agotan.
Until recently, these generators were only very fragile laboratory tests. Korean researchers have made them durable and scalable thanks to carbon fiber. This opens the door to "smart umbrellas" that charge your phone while you walk in the rain or autonomous sensors in the sea that do not need batteries. It is not an energy source that will save humanity, but it can contribute to making urban environments more self-sufficient, without the need to connect to the grid.
Hasta hace poco, estos generadores eran solo pruebas de laboratorio muy frágiles. Los investigadores coreanos han logrado que sean duraderos y escalables gracias a la fibra de carbono. Esto abre la puerta a "paraguas inteligentes" que carguen el móvil mientras caminas bajo la lluvia o sensores autónomos en el mar que no necesiten baterías. No se trata de una fuente de energía que vaya a salvar a la humanidad pero si puede contribuir a hacer que los entornos urbanos sean más autosuficientes, sin necesidad de conectarse a la red.
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https://interestingengineering.com/energy/raindrop-electricity-smart-flood-control-unist