Investigadores israelís consideran que podría ser un procedimiento clave en el futuro.
«Buscamos capitalizar un fenómeno natural: la electricidad del agua», explica el profesor Colin Price. «La electricidad en las tormentas eléctricas es generada sólo por el agua en sus diferentes fases: vapor de agua, gotas de agua e hielo. Veinte minutos de desarrollo de nubes es la forma en que pasamos de las gotas de agua a las descargas eléctricas enormes, los relámpagos, a media milla de distancia.»
La investigación está dirigida por el propio profesor Colin Price en colaboración con Hadas Saaroni y la estudiante de doctorado Judi Lax, todos de la Escuela Porter de Medio Ambiente y Ciencias de la Tierra de la Universidad de Tel Aviv. Se basa en el descubrimiento de que la electricidad se materializa en la interacción entre las moléculas de agua y superficies de metal.
Innovadora búsqueda de energía basada en apreciaciones históricas
La búsqueda de fuentes de energía renovables, que incluyen instalaciones eólicas, solares, hidroeléctricas, geotérmicas y de biomasa, ha preocupado tanto a los científicos como a los encargados de formular políticas, debido a su enorme potencial en la lucha contra el cambio climático. Este nuevo estudio de la Universidad de Tel Aviv encuentra que el vapor de agua en la atmósfera puede servir como una fuente potencial de energía renovable en el futuro.
Los investigadores se propusieron tratar de producir una pequeña batería de bajo voltaje que utiliza solamente la humedad en el aire, basándose en los hallazgos de descubrimientos anteriores. En el siglo XIX, por ejemplo, el físico inglés Michael Faraday descubrió que las gotas de agua podían cargar superficies metálicas debido a la fricción entre los dos. Un estudio mucho más reciente mostró que ciertos metales acumulan espontáneamente una carga eléctrica cuando se exponen a la humedad.
Resultados con humedades relativas por encima del 60%
Los científicos realizaron un experimento de laboratorio para determinar el voltaje entre dos metales diferentes expuestos a alta humedad relativa, mientras uno está conectado a tierra. «Descubrimos que no había voltaje entre ellos cuando el aire estaba seco», explica el profesor Price. «Pero una vez que la humedad relativa aumentó por encima del 60%, comenzó a desarrollarse un voltaje entre las dos superficies metálicas aisladas. Cuando bajamos el nivel de humedad por debajo del 60%, el voltaje desapareció. Cuando realizamos el experimento en exteriores en condiciones naturales, Vimos los mismos resultados».
«El agua es una molécula muy especial. Durante las colisiones moleculares, puede transferir una carga eléctrica de una molécula a otra. A través de la fricción, puede generar una especie de electricidad estática», dice el profesor Price. «Intentamos reproducir electricidad en el laboratorio y descubrimos que diferentes superficies metálicas aisladas acumularán diferentes cantidades de carga del vapor de agua en la atmósfera, pero únicamente si la humedad relativa del aire es superior al 60%. Esto ocurre casi todos los días en el verano en Israel y todos los días en la mayoría de los países tropicales «.
Importancia de su posible aplicación en países en desarrollo
Según el profesor Price, este estudio desafía las ideas establecidas sobre la humedad y su potencial como fuente de energía. «La gente sabe que el aire seco genera electricidad estática y que a veces te ‘chocas’ cuando tocas el mango de una puerta de metal. El agua normalmente se considera un buen conductor de electricidad, no algo que puede acumular carga en una superficie. Sin embargo , parece que las cosas son diferentes una vez que la humedad relativa supera un cierto umbral», nos explica.
Sin embargo, los investigadores mostraron que el aire húmedo puede ser una fuente de carga de superficies a voltajes de alrededor de un voltio. «Si una batería AA es de 1.5V, puede haber una aplicación práctica en el futuro: desarrollar baterías que puedan cargarse del vapor de agua en el aire», agrega Price.
«Los resultados pueden ser particularmente importantes como fuente renovable de energía en los países en desarrollo, donde muchas comunidades aún no tienen acceso a la electricidad, pero la humedad es constantemente del 60%», concluye el profesor Price.
Referencia bibliográfica
On the Spontaneous Build-Up of Voltage between Dissimilar Metals Under High Relative Humidity Conditions. Autores: J. Y. Lax, C. Price & H. Saaroni. Publicación: Scientific Reports. Mayo 2020.
