Un equipo de investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana, en Suiza, ha desarrollado un dispositivo nanoscale capaz de generar electricidad de forma continua a partir de la evaporación del agua, complementado con calor y luz solar. Esta innovación abre la puerta a aplicaciones en sensores sin batería y dispositivos electrónicos de bajo consumo.
La importancia de este avance radica en que el sistema funciona con agua corriente que contiene iones, como el agua del grifo o el agua marina, pero no con agua extremadamente purificada. La tecnología emplea el efecto hidrovoltaico, que aprovecha el movimiento de moléculas de agua e iones disueltos sobre superficies nanométricas diseñadas específicamente para producir electricidad.
Cómo funciona el dispositivo nanoscale para generar electricidad
El dispositivo se basa en tres capas funcionales que trabajan en conjunto para convertir la evaporación en electricidad. En la capa superior, el agua se evapora lentamente, produciendo un flujo constante hacia la superficie. Al evaporarse, los iones como sodio y cloruro se redistribuyen, generando diferencias químicas y eléctricas en el líquido restante.
La capa intermedia actúa como región de transporte iónico, permitiendo que la redistribución de estos iones contribuya a la separación de cargas dentro del sistema. En la capa inferior, un electrodo nanostructurado de silicio recubierto con óxido interactúa con el líquido para crear una doble capa eléctrica en la nanoscala. Esta doble capa es esencial para la generación de voltaje continuo.
Además, la presencia de luz solar y calor potencia significativamente la producción eléctrica. La radiación solar excita electrones en el silicio, facilitando su movimiento y aumentando la corriente generada. El calor acelera la evaporación y modifica el comportamiento de la carga eléctrica en la interfaz con el silicio, mejorando el efecto global.
El dispositivo logra así alcanzar un voltaje abierto cercano a 1 voltio y una densidad de potencia de 0,25 vatios por metro cuadrado bajo condiciones óptimas. Aunque esta cifra es modesta comparada con paneles solares comerciales, el objetivo no es competir como fuente principal de energía sino alimentar dispositivos autónomos que requieren muy baja potencia.
Aplicaciones y limitaciones actuales del dispositivo nanoscale
La capacidad de generar electricidad continua a partir de agua evaporada y luz convierte a este dispositivo nanoscale en una opción interesante para alimentar sensores desatendidos, nodos de agricultura inteligente, dispositivos portátiles y elementos del Internet de las Cosas en entornos donde haya disponibilidad de agua y luz natural.
Su diseño en capas separadas facilita el estudio y optimización de cada fase del proceso, ofreciendo un potencial para mejorar y escalar la tecnología. Sin embargo, actualmente el sistema está limitado a la escala nanométrica y la producción eléctrica es todavía mínima, por lo que no está orientado a suministrar energía a gran escala o para aparatos con altos requerimientos.
El desarrollo apunta a oportunidades en electrónica ligera y sensores que se puedan alimentar sin necesidad de baterías, reduciendo costes, mantenimiento y el impacto ambiental asociado a la recarga o sustitución de estas.
Este enfoque puede resultar particularmente útil en entornos remotos o de difícil acceso, donde el agua, la luz y el calor ambiental sean accesibles y se necesiten sistemas de monitorización continuos y autónomos.
El avance representa un paso científico relevante en el campo de las tecnologías hidrovoltaicas, consolidando la viabilidad de extraer energía eléctrica de fenómenos naturales hasta ahora poco aprovechados para la tecnología cotidiana.
