Dispositivo inalámbrico convierte energía desperdiciada de microondas en electricidad

Diagrama esquemático del recolector de energía. (Crédito: Allen M. Hawkes at al./Applied Physics Letters)

Diagrama esquemático del recolector de energía. (Crédito: Allen M. Hawkes at al./Applied Physics Letters)

Por medio del uso de materiales económicos configurados y ajustados para atrapar señales de microondas, un grupo de investigadores de la Escuela de Ingeniería Pratt de la Universidad de Duke han diseñado un dispositivo que recolecta energía con una eficiencia similar a la de las actuales celdas solares.

El dispositivo inalámbrico convierte señales de microondas en corriente directa que es capaz de recargar una batería de celular o cualquier otro dispositivo electrónico pequeño.

Funciona en base a un principio similar al de los paneles solares, que convierte energía luminosa en electricidad. Sin embargo, este versátil recolector puede ser ajustado para que tome la señal de otras fuentes de energía, incluyendo señales de alta frecuencia, señales satelitales o incluso señales de sonido, dicen los investigadores.

La clave para este dispositivo radica en la aplicación de metamateriales, estructuras creadas que pueden capturar varias formas de onda de energía y ajustarse para aplicaciones útiles.

Allen Hawkes, conjuntamente con Alexander Katko, coordinados por Steven Cummer, profesor de ingeniería eléctrica de de computación, diseñaron el circuito eléctrico capaz de recolectar microondas.

Para ello utilizaron una serie de cinco conductores de fibra de vidrio y cobre entrelazados en un arreglo en un circuito impreso para convertir microondas con una eficiencia de RF a DC de 37 por ciento.

Eficiencia de celdas solares

La eficiencia de este dispositivo recolector es similar a la alcanzadas por las celdas solares, dijo Hawkes.

“Es posible utilizar este diseño para muchas frecuencias y tipos de energía, incluyendo recolección de vibraciones y energía sonora. Hasta el momento, mucha de la investigación realizada con metamateriales ha sido teórica. Aquí estamos mostrando que con un poco de trabajo, estos materiales pueden ser útiles para aplicaciones de consumo”.

Por ejemplo, un recubrimiento de metamaterial podría ser aplicado al techo de un dormitorio para redireccionar y recuperar señales Wi-Fi que de otra manera se perderían, dijo Katko. Otra aplicación sería la mejora de eficiencia de uso de energía en dispositivos al recuperar la energía que se pierde ahora en su uso.

“Las propiedades de los metamateriales permiten una flexibilidad de diseño que no es posible con dispositivos comunes, como las antenas”, dijo Katko. “Cuando las antenas tradicionales están muy cerca unas de otras en el espacio se hablan entre sí e interfieren en la operación de cada una. El proceso de diseño utilizado para crear nuestro arreglo de metamateriales toma estos efectos en cuenta, permitiendo a las celdas funcionar juntas”.

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