Modelamiento de un sistema de nanogeneradores eléctricos basado en los efectos tribo y piezoeléctrico

Abstract

La constante búsqueda por suplir los métodos de generación eléctrica convencional por fuentes de energía renovables es cada vez mayor. La energía térmica, química, biológica y mecánica son una opción viable de desarrollo que pueden ser aprovechadas por generadores y nanogeneradores eléctricos. La alta demanda energética por el crecimiento exponencial de la población trae consigo el desequilibrio ambiental y las actuales formas de generación como la termoeléctrica e hidroeléctrica son invasivas con el medioambiente, causando altos índices de contaminación e impactos ambientales. El presente trabajo desarrolla el modelado de un sistema de nanogeneradores basado en los efectos tribo y piezoeléctrico para el mejoramiento de la estabilidad y flexibilidad de generación eléctrica optimizando el aprovechamiento de la energía como una solución de generación sustentable. La investigación se basa en una metodología encaminada a la búsqueda de información a fin de determinar un modelo matemático que permita calcular la cantidad de energía generada a través de los diferentes sustratos. Los resultados obtenidos muestran a los materiales piezoeléctricos predominantes en aplicaciones a gran escala mientras que para los triboeléctricos su desarrollo está basado en prototipos de laboratorio y los materiales son dopados para lograr un mayor desarrollo, resultando con una mayor eficiencia del 60% con 35 mW/m2 al usar hidrogel de cloruro de poliacrilamida-litio en un nanogenerador triboeléctrico mientras que un 25% a 50% de eficiencia con 0,6 mW/m2 usando Titanato zirconato de plomo en un nanogenerador piezoeléctrico. Finalmente, la investigación y los resultados obtenidos del análisis del potencial de generación a través de los efectos tribo y piezoeléctrico pueden ser aplicados como una opción viable de generación renovable.