El agua que fluye a través de un tubo delgado y recubierto de polímeros en ráfagas cortas, o enchufes, como se demuestra en estas ilustraciones e imágenes, puede producir electricidad. Crédito: Adaptado de ACS Central Science 2025, doi: 10.1021/acscentsci.4c02110
Cuando dos materiales entran en contacto, las entidades cargadas en sus superficies reciben un poco de empujón. Así es como frotar un globo en la piel crea electricidad estática. Del mismo modo, el agua que fluye sobre algunas superficies puede ganar o perder carga.
Ahora, los investigadores que informan en la ciencia central de ACS han aprovechado el fenómeno para generar electricidad a partir de gotas de lluvia que se mueven a través de un tubo. Demuestran un nuevo tipo de flujo que hace suficiente potencia para encender 12 LED.
“El agua que cae a través de un tubo vertical genera una cantidad sustancial de electricidad mediante el uso de un patrón específico de flujo de agua: el flujo de enchufe”, dice Siowling Soh, el autor correspondiente del estudio. “Este patrón de flujo de enchufe podría permitir que la energía de la lluvia se coseche para generar electricidad limpia y renovable”.
Cuando el agua corriente mueve una turbina, genera electricidad. Sin embargo, la hidroelectricidad está limitada a ubicaciones con grandes volúmenes de agua, como los ríos. Para volúmenes de agua más pequeños y lentos, una alternativa es aprovechar la separación de carga, un fenómeno que produce cargas eléctricas a medida que el agua se mueve a través de un canal con una superficie interna eléctrica conductora. Pero la separación de carga es extremadamente ineficiente porque está restringida a la superficie que el agua se mueve.
Anteriormente, los científicos han tratado de mejorar su eficiencia al hacer que más superficie esté disponible a través de canales de micro o nanoescala para una corriente continua de agua. Sin embargo, el agua no pasa naturalmente a través de canales tan pequeños, y si se bombea, requiere más energía que la generada. Entonces, Soh, Chi Kit Ao y sus colegas querían producir electricidad utilizando canales más grandes que el agua de lluvia podría pasar.
El equipo diseñó una configuración simple por la cual el agua fluyó en la parte inferior de una torre a través de una aguja metálica y empuñó gotas del tamaño de la lluvia en la abertura de un tubo de polímero vertical de 12 pulgadas de altura (32 centímetros) y de 2 milímetros de ancho. La colisión frontal de las gotas en la parte superior del tubo causó un flujo de enchufe: columnas cortas de agua intercaladas con bolsillos de aire.
A medida que el agua fluía por el interior del tubo, las cargas eléctricas se separaron. Luego se recogió el agua en una taza debajo del tubo. Se colocaron cables en la parte superior del tubo y en la copa cosechó la electricidad.
El sistema de flujo de enchufe convirtió más del 10% de la energía del agua que caía a través de los tubos en electricidad. Y en comparación con el flujo de agua en una corriente continua, el flujo de enchufe produjo cinco órdenes de magnitud más electricidad. Debido a que las velocidades de gotas probadas eran mucho más lentas que la lluvia, los investigadores sugieren que el sistema podría usarse para recolectar electricidad de la caída de gotas de lluvia.
En otro experimento, los investigadores observaron que mover agua a través de dos tubos, ya sea simultáneamente o secuencialmente, generaron el doble de la energía. Usando esta información, canalizaron el agua a través de cuatro tubos, y la configuración alimentó 12 LED continuamente durante 20 segundos.
Los investigadores dicen que la energía del flujo de enchufe podría ser más simple de configurar y mantener que las plantas de energía hidroeléctrica, y podría ser conveniente para espacios urbanos como los tejados.
Más información: Flujo de enchufe: Generación de electricidad renovable con agua de la naturaleza rompiendo el límite de la longitud de Debye, ACS Central Science (2025). Doi: 10.1021/acscentsci.4c02110
Proporcionado por American Chemical Society
Cita: Un paso hacia el aprovechamiento de la energía limpia de la caída del agua de lluvia (2025, 16 de abril) Recuperado el 16 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-harnessing-energy-falling-rainwater.html
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