Un dispositivo de grafeno aprovecha la radiación ambiental para alimentar sensores sin batería

Captar energía del cableado eléctrico doméstico

Los monitores inalámbricos tradicionales dependen en gran medida de baterías electroquímicas, que se agotan y requieren un reemplazo físico periódico. Para superar estos límites, un equipo de ingeniería ha presentado una innovación en la captación de energía ambiental, según informa Interesting Engineering. Físicos y científicos de materiales de la Universidad de Arkansas y la Universidad de Míchigan construyeron un dispositivo que obtiene la electricidad de funcionamiento directamente de los campos magnéticos que rodean el cableado eléctrico estándar en los hogares modernos.

El desarrollo supone el segundo prototipo de sensor autónomo del equipo, tras un diseño anterior alimentado por energía solar. Juntas, ambas unidades forman parte de un impulso más amplio para producir hardware autónomo que cumpla tres referencias básicas: captar energía localmente, consumir solo nanovatios de electricidad y funcionar sin supervisión durante años o incluso décadas.

«El inductor añade carga a estos condensadores a un ritmo lento, pero es más rápido que el ritmo al que el sensor consume las cargas de los condensadores»

— Paul Thibado, profesor de física de la Universidad de Arizona

Cómo funciona el circuito de inductor y condensador de grafeno

En el corazón del sistema hay un inductor de grafeno diseñado para recoger energía de la radiación electromagnética ambiental. Según Paul Thibado, profesor de física de la Universidad de Arizona que comenzó a estudiar las propiedades del grafeno hace casi una década, la energía capturada pasa por un circuito especializado donde se transforma en electricidad y se almacena en condensadores que alimentan el sensor de temperatura.

Como el circuito recarga los condensadores más rápido de lo que el sensor de temperatura los agota, el hardware mantiene un funcionamiento continuo durante las interrupciones. Thibado declaró a Interesting Engineering que esta energía almacenada mantiene el sensor durante al menos 24 horas durante un apagón, y posiblemente hasta una semana según las condiciones de funcionamiento.

Menos mantenimiento y el futuro de la IoT autónoma

Al eliminar los cambios rutinarios de batería, la invención ofrece un perfil sostenible de «configurar y olvidar» que reduce drásticamente la mano de obra de mantenimiento, los gastos operativos y los residuos peligrosos de baterías. Esta independencia hace que las unidades sean muy adecuadas para lugares donde el servicio manual no es práctico, como contenedores de transporte, sistemas de seguimiento ambiental del suelo y la atmósfera, flotas logísticas, equipos de fitness portátiles y monitores sanitarios.

De cara al futuro, los investigadores planean integrar múltiples mecanismos de captación de energía en una sola unidad, según detalla Interesting Engineering. Las futuras iteraciones combinarán la recogida de radiación ambiental con sistemas que aprovechan la energía de la luz solar, el calor, el sonido y el movimiento. Al combinar diversas fuentes ambientales, los dispositivos podrían mantener un funcionamiento ininterrumpido incluso si una fuente falla, allanando el camino para la electrónica inteligente autónoma en todo el Internet de las Cosas.

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