Un equipo de investigación del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST) ha presentado un avance notable: convertir el calor corporal en electricidad suficiente para alimentar dispositivos electrónicos. Esta innovación podría transformar la comercialización de gadgets portátiles sin batería y sensores para el Internet de las Cosas (IoT) que funcionan exclusivamente con la energía emitida por el cuerpo humano.
Detalles del avance tecnológico
El grupo, dirigido por el profesor Sung-Yeon Jang de la Escuela de Ingeniería Energética y Química de UNIST, ha desarrollado la primera célula termogalvánicas de estado sólido de alto rendimiento del mundo, capaz de alimentar dispositivos electrónicos reales. Este hallazgo ha sido publicado en la revista Energy & Environmental Science.
Las células termogalvánicas son generadores compactos que convierten diferencias de temperatura —como la del cuerpo humano, que ronda los 36°C, frente al aire circundante, entre 20 y 25°C— en energía eléctrica. Sin embargo, los sistemas anteriores enfrentaban dificultades para producir suficiente energía debido a la escasa diferencia de temperatura.
La nueva célula de estado sólido supera este obstáculo, generando el voltaje y la corriente necesarios para alimentar dispositivos prácticos. Aunque los diseños de estado sólido generalmente ofrecen ventajas como la seguridad ante fugas, la movilidad de iones dentro del electrolito había limitado históricamente su capacidad de corriente. El equipo de investigación ha creado un electrolito que favorece el transporte eficiente de iones, y la difusión iónica impulsada térmicamente mejora el voltaje de salida total.
Funcionamiento y aplicaciones
Al conectar 100 de estas células en serie, es posible generar aproximadamente 1.5V a partir del calor corporal, comparable a las baterías AA estándar. La conexión de 16 módulos permite activar dispositivos como luces LED, relojes electrónicos y sensores de temperatura y humedad.
Un aspecto notable de esta célula es su coeficiente de Seebeck, que mide el cambio de voltaje por diferencia de temperatura, alcanzando un valor de -40.05 mV/K. Esto representa un aumento de hasta cinco veces en comparación con las células n-tipo convencionales. Además, el dispositivo ha demostrado una durabilidad excepcional, manteniendo un rendimiento constante tras 50 ciclos de carga y descarga.
El núcleo de esta célula de estado sólido está compuesto por un polímero conductor, el PEDOT:PSS, y un par redox de Fe(ClO₄)₂/3. Las interacciones electrostáticas entre los grupos sulfonato cargados negativamente (-SO₃⁻) del polímero y los iones Fe²⁺/Fe³⁺ establecen una estructura estable, mientras que los iones perclorato (ClO₄⁻) pueden moverse libremente, facilitando la difusión iónica y los efectos termodifusivos que incrementan la salida de energía.
Perspectivas futuras
El profesor Jang ha declarado: “Esta investigación marca un nuevo hito en la recolección de energía de desechos térmicos a baja temperatura y en los dispositivos de conversión de energía flexibles. Tiene el potencial de servir como un sistema autónomo para la electrónica portátil y dispositivos IoT autónomos impulsados únicamente por el calor corporal”.
Este avance no solo abre posibilidades en el ámbito de la tecnología portátil, sino que también plantea nuevas oportunidades para el desarrollo de dispositivos energéticamente eficientes que puedan operar sin la necesidad de baterías, contribuyendo así a un futuro más sostenible.
