Nace el imán termoeléctrico líder en generación eléctrica del calor

El Avance Tecnológico que Logró el Imán Termoeléctrico Más Eficiente del Mundo

Un aspecto que se sigue explorando es la autosuficiencia energética , especialmente mediante fuentes alternativas y limpias , y, por supuesto, también se requiere innovación y escalabilidad . El calor es una forma de energía estrechamente vinculada al funcionamiento tecnológico, especialmente en el ámbito energético, industrial, mecánico y de la vida cotidiana, donde el desgaste constante o el uso de diferentes mecanismos o dispositivos tecnológicos genera calor, que a menudo busca ser enfriado y nunca se piensa en su uso. Por lo tanto, se ha creado un dispositivo que absorbe el calor para convertirlo en electricidad y que, a su vez, es magnético, lo que le permite tener una fuerte adhesión a las superficies metálicas. 

Así es como un equipo de investigadores formado por el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS), la Universidad de Tokio y la Universidad de Nagoya , en Japón , ha desarrollado un material llamado " imán permanente termoeléctrico ", muy innovador en comparación con otros que ya se han utilizado, y que genera electricidad a partir del calor residual.

¿Cómo Aprovecha el Calor Residual para Generar Electricidad?

Este nuevo tipo de imán funciona de forma diferente a otros utilizados previamente para generar calor y se caracteriza por una conversión termoeléctrica transversal , que puede ser más favorable que los dispositivos de conversión termoeléctrica longitudinal . Tradicionalmente, se utiliza el efecto Seebeck debido a su eficiencia, donde el calor fluye longitudinalmente, es decir, en la misma dirección que la corriente eléctrica, pero presenta una mayor complejidad estructural. En cambio, en el nuevo material propuesto, el calor fluye perpendicularmente a la corriente, conocido como efecto Nernst anómalo , lo que simplifica el desarrollo estructural y, además, su eficiencia ya compite con la establecida.

Este imán termoeléctrico puede alcanzar una alta densidad de potencia en comparación con dispositivos anteriores de la misma naturaleza, y esta ronda los 56,7 milivatios por centímetro cuadrado , y estando cerca de la temperatura ambiente . 

Es gracias a su estructura que se ha podido reducir la resistencia eléctrica y térmica, obteniendo como resultado un zT de 0,2 a temperatura ambiente, siendo 100 veces mayor que el obtenido en desarrollos o estudios anteriores, rompiendo así un récord frente a dispositivos del mismo tipo, y haciendo cada vez más viable el desarrollo de la termoelectricidad transversal.

En cuanto a su composición, se trata de una estructura multicapa inclinada , agrupada principalmente en dos capas fusionadas por sinterización y cortadas en ángulo para optimizar el flujo y el término eléctrico, dando orientación, la primera capa está compuesta por Samario-Cobalto (SmCo5) un tipo de imán permanente, y la segunda capa es un material termoeléctrico compuesto por Bi₀,₂Sb₁,₈Te₃.

Beneficios de Esta Tecnología para el Futuro Energético Global

En cuanto a su posible aplicación, cabe considerar su adaptabilidad y funcionalidad innovadora. Al ser un imán o material magnético, se adhiere fácilmente a diversas superficies metálicas de máquinas o dispositivos como motores eléctricos , electrodomésticos , transformadores de tensión y motores de combustión , entre otros. Parte de la energía utilizada en su funcionamiento se disipa en forma de calor, pudiendo reutilizarse o almacenarse como energía alternativa. Además, se afirma que su producción en masa es muy viable y rentable, y que utiliza materiales disponibles comercialmente. Las principales aplicaciones previstas para este dispositivo son:

- Implementación en dispositivos electrónicos: que puedan ayudar a alimentarse con la energía cosechada del calor producido por determinados componentes.

- Fuente de energía autónoma para dispositivos IoT : en este caso, su aplicación puede ser útil para mantener dispositivos IoT de bajo consumo funcionando durante años, sin necesidad de mantenimiento constante.

- Reutilización o recuperación de calor en entornos urbanos: obtención de energía a partir de maquinaria de obras públicas en funcionamiento, estaciones de tren, calefacciones.

- Reducir el uso de pilas y baterías: con el fin de reducir la contaminación debida a su fabricación o eliminación.

También se sugiere que la implementación de leyes y políticas para el uso prioritario de fuentes alternativas de energía, la eficiencia energética , el subsidio a esta clase de tecnologías de recuperación de energía, ayudará a la consolidación y rápida implementación en el sistema público.

Conclusión: La Era de la Energía Ilimitada del Calor Residual

Comentario:

Este proyecto se muestra muy prometedor e innovador, y de acuerdo a diferentes fuentes, podría ser muy fácil su fabricación, industrialización e implantación, pero pienso que esto podría ser relativamente difícil en la práctica, mejor dicho difícil para algunos países como los países del tercer mundo, entre otros, ya que puede haber impedimentos debido a ciertas políticas y leyes, además no sería tan fácil dar un subsidio para todos los sistemas estatales, se debe hacer también más pruebas experimentales durante más tiempo para corroborar su efectividad, y si en un país de primer mundo tomaría una década en normalizarlo en el sistema, en un país del tercer mundo podría tardar más.

Fuente:

- Ecoinventos

- YouTube

Conectividad Mejorada: Starlink Introduce Antena Wi-Fi 6 y Reduce Precios

Nueva Antena Starlink con Wi-Fi 6 y Antena Motorizada Más Barata: Detalles y Beneficios

En un mundo cada vez más interconectado, la demanda de acceso a Internet de alta velocidad y baja latencia está en constante crecimiento. Starlink, la innovadora constelación de satélites de SpaceX, ha revolucionado la forma en que las personas acceden a Internet, especialmente en áreas rurales y remotas. En su último movimiento para mejorar la conectividad global, Starlink ha lanzado una nueva antena con Wi-Fi 6 (349 euros) y ha reducido el precio de su antena motorizada (249 euros). Este artículo explora en detalle estas novedades y su impacto en el mercado de Internet satelital.

La Nueva Antena de Starlink con Wi-Fi 6

¿Qué es Wi-Fi 6?

Wi-Fi 6, también conocido como 802.11ax, es la última generación de tecnología Wi-Fi que promete velocidades más rápidas, mayor capacidad y una mejor eficiencia en el uso del espectro. Con Wi-Fi 6, los usuarios pueden esperar una mejora significativa en el rendimiento de sus redes domésticas, especialmente en entornos con múltiples dispositivos conectados.

Características de la Nueva Antena

La nueva antena de Starlink, equipada con Wi-Fi 6, está diseñada para ofrecer una conectividad superior en comparación con las versiones anteriores. Algunas de las características clave incluyen:

Velocidad y Eficiencia: Gracias a Wi-Fi 6, la antena puede manejar mayores velocidades de datos, lo que resulta en una experiencia de navegación más fluida y rápida.

Mayor Capacidad: Wi-Fi 6 permite que más dispositivos se conecten simultáneamente sin degradar el rendimiento, ideal para hogares con numerosos dispositivos inteligentes.

Mejor Cobertura: La tecnología avanzada de formación de haces (beamforming) y la modulación de alta eficiencia mejoran la cobertura y la estabilidad de la conexión, triple banda 4x4 MU-MIMO, y compatible con un máximo de tres nodos en malla Starlink Gen 3.

Mayor potencia: Esta antena sería la más potente de ambas, certificado de resistencia IP54.

Beneficios para los Usuarios

La incorporación de Wi-Fi 6 en la nueva antena de Starlink no solo mejora la experiencia del usuario, sino que también abre la puerta a aplicaciones más avanzadas. Los usuarios podrán disfrutar de streaming en 4K, juegos en línea sin interrupciones y un mejor rendimiento en videoconferencias, todo con una latencia mínima y una velocidad constante.

Reducción del Precio de la Antena Motorizada

La Evolución de la Antena Motorizada

La antena motorizada de Starlink ha sido una solución popular para aquellos que buscan una conectividad confiable y móvil. Diseñada para ajustar automáticamente su orientación hacia el satélite más óptimo, esta antena ha sido crucial para usuarios en vehículos recreativos, barcos y otras aplicaciones móviles.

Esta nueva antena tiene banda dual 3x3, igualmente certificado de resistencia IP54 y compatible con un máximo de tres nodos en malla Starlink.

Impacto de la Reducción de Precio

Recientemente, Starlink ha anunciado una significativa reducción en el precio de su antena motorizada. Esta decisión tiene múltiples implicaciones:

Accesibilidad: Con un precio más bajo, más usuarios pueden acceder a la tecnología de Starlink, expandiendo su base de clientes y llevando Internet de alta velocidad a más personas.

Competitividad: La reducción de precio hace que la antena motorizada sea más competitiva frente a otras soluciones de conectividad móvil, consolidando la posición de Starlink en el mercado.

Innovación y Desarrollo: El abaratamiento de esta tecnología puede impulsar nuevas innovaciones y desarrollos en el sector de Internet satelital, fomentando la competencia y beneficiando a los consumidores.

Casos de Uso y Beneficios

Los usuarios de la antena motorizada de Starlink, ahora a un precio más asequible, podrán aprovechar una conectividad sin precedentes en situaciones donde antes era complicado o costoso obtener Internet de alta calidad. Desde aventuras en carretera hasta operaciones marítimas, las aplicaciones son vastas y variadas, brindando una conectividad confiable en prácticamente cualquier lugar del planeta.

Tarifas y planes

Para tarifas residenciales se tiene el plan estándar de 40 euros y el básico de 29 euros al mes, hay también un costo adicional de 9 euros por el uso del espectro radioeléctrico.

Para ambos planes se tendría una velocidad máxima de 290 mbps y con datos ilimitados, con la diferencia que los clientes en estándar tendrán una alta prioridad en velocidad a pesar de las congestiones de red o internet.

Conclusión

Con estas mejoras, Starlink está bien posicionado para consolidar su liderazgo en el mercado de Internet satelital y seguir innovando en el campo de las telecomunicaciones. Los usuarios, tanto actuales como futuros, tienen mucho que ganar con estas nuevas y emocionantes actualizaciones.

El lanzamiento de la nueva antena de Starlink con Wi-Fi 6 y la reducción del precio de su antena motorizada son movimientos estratégicos que subrayan el compromiso de SpaceX con la mejora continua y la expansión de sus servicios. Estas innovaciones no solo mejoran la experiencia del usuario, sino que también hacen que la tecnología de Internet satelital sea más accesible y competitiva. En un mundo donde la conectividad es fundamental, Starlink sigue liderando el camino, llevando Internet de alta velocidad a lugares donde antes era inalcanzable.

El costo inicial de inversión puede ser algo elevado, de 349 y 249 euros (379,65 y 270,87 dólares), puede ser una buena alternativa para conectividad en lugares de difícil acceso.

Fuente:

- La vanguardia

- YouTube

La Escasez de Tierras Raras y los Imanes Permanentes en Coches Eléctricos: ¿Cuál es la Solución?

Alternativas a los Imanes de Tierras Raras en Coches Eléctricos: La Respuesta a la Escasez

En el mundo de la movilidad eléctrica, los motores con imanes permanentes son fundamentales debido a su alta eficiencia y rendimiento. Sin embargo, la producción de estos imanes depende en gran medida de las tierras raras, un grupo de elementos químicos escasos y difíciles de obtener. A pesar de la creciente escasez y los problemas ambientales asociados con la minería de tierras raras, los fabricantes de coches eléctricos siguen optando por estos motores. Este artículo explora las razones detrás de esta elección y examina posibles soluciones para reducir o eliminar la dependencia de tierras raras en la fabricación de imanes permanentes.

Importancia de los Imanes Permanentes en Coches Eléctricos

Los imanes permanentes, especialmente los de neodimio, son cruciales para los motores eléctricos de los coches debido a varias ventajas clave. Estos motores ofrecen una alta densidad de potencia, lo que significa que pueden generar mucha fuerza en un espacio relativamente pequeño. Además, son altamente eficientes, lo que se traduce en menor consumo de energía y mayor autonomía para los vehículos eléctricos. Estas características hacen que los imanes permanentes sean la opción preferida para muchos fabricantes de coches eléctricos.

Otra razón por la que los fabricantes insisten en utilizar motores con imanes permanentes es la reducción de costos a largo plazo. Aunque los imanes permanentes pueden ser caros debido al precio de las tierras raras, su eficiencia energética y durabilidad pueden compensar los costos iniciales elevados. Esto es especialmente importante en un mercado donde la competencia es feroz y la eficiencia es un factor crucial para atraer a los consumidores.

Problema de la Escasez de Tierras Raras

Las tierras raras son un grupo de 17 elementos químicos que, a pesar de su nombre, no son necesariamente escasos en la corteza terrestre. Sin embargo, su extracción y procesamiento son complejos y costosos, lo que las hace relativamente escasas en términos económicos. El neodimio y el disprosio, dos tierras raras críticas para los imanes permanentes, son especialmente difíciles de obtener.

La minería de tierras raras tiene un impacto ambiental significativo. El proceso de extracción genera grandes cantidades de residuos tóxicos y puede causar contaminación del suelo y el agua. Además, la mayoría de las tierras raras se extraen en China, lo que crea una dependencia geopolítica y económica que puede ser problemática para los fabricantes de coches eléctricos en otros países. Se ha experimentado también una volatilidad de precios en estos materiales principales de los imanes de motores eléctricos. Según IDTech más del 77% del mercado de coches eléctricos se ha mantenido gracias a los imanes de tierras raras de los imanes de motores durante los últimos 9 años.

La escasez de tierras raras y las preocupaciones ambientales y geopolíticas asociadas han llevado a una creciente demanda de soluciones alternativas que puedan reducir o eliminar la dependencia de estos elementos en la fabricación de imanes permanentes. Sin embrago a pesar de que se prevé que se reduzca el la implementación de motores con tierras raras para 2034, la mayoría de fabricantes seguirán empleando motores con imanes permanentes.

Además en contraposición, desde el 2022 los costes de las tierras raras tiende a estabilizarse, volviendo a continuar de alguna forma como una alternativa muy adecuada y rediciendo de alguna forma la urgencia por implementar otras alternativas a estas.

Soluciones y Alternativas

Para abordar el problema de la escasez de tierras raras, los investigadores y fabricantes están explorando varias alternativas innovadoras. Una de las soluciones más prometedoras es el desarrollo de motores eléctricos que no requieren imanes permanentes. Estos motores, conocidos como motores de inducción o motores sincrónicos de reluctancia, utilizan diferentes principios electromagnéticos para generar movimiento, eliminando así la necesidad de tierras raras.

Los motores de inducción, por ejemplo, no dependen de imanes permanentes y son una tecnología probada que ya se utiliza en algunos coches eléctricos, como el Tesla Model S. Aunque estos motores pueden ser menos eficientes (requieren excitación externa) que los motores con imanes permanentes, las mejoras continuas en su diseño y tecnología están cerrando esta brecha de eficiencia. Otros ejemplos de la utilización de motores síncronos son Renault en su modelo Zoe, así también como BMW. Los motores síncronos también son más caros de fabricar.

Otra solución es la investigación y desarrollo de nuevos materiales que puedan reemplazar las tierras raras en los imanes permanentes. Científicos de todo el mundo están trabajando en el desarrollo de imanes a base de ferrita y otros compuestos que no contienen tierras raras. Estos materiales aún están en fase de investigación, pero los avances recientes son prometedores y podrían ofrecer una alternativa viable en el futuro cercano.

Por ejemplo la empresa Proterial afirma que tienen imanes de ferrita con los niveles más altos del mundo, por otro lado Niron Magnetics investiga el desarrollo de imanes de nitruro de hierro para tratar de igualar a los de neodimio en rendimiento. Por último PASSENGER desarrolla aleaciones de ferrita de estroncio y magnesio junto con aluminio y carbono.

Además, las innovaciones en el diseño de motores eléctricos también juegan un papel crucial. Los avances en la ingeniería de motores y la optimización de sistemas de control pueden mejorar la eficiencia de los motores sin imanes permanentes, haciendo que sean una opción más atractiva para los fabricantes de coches eléctricos.

Conclusión

A pesar de la escasez de tierras raras y los problemas ambientales y económicos asociados con su extracción, los fabricantes de coches eléctricos siguen utilizando motores con imanes permanentes debido a su alta eficiencia y rendimiento. Sin embargo, la búsqueda de soluciones alternativas está en marcha, y el desarrollo de motores sin imanes permanentes y materiales sustitutos ofrece esperanza para un futuro más sostenible y menos dependiente de tierras raras.

La industria automotriz debe continuar invirtiendo en investigación y desarrollo para encontrar y adoptar estas alternativas. La innovación y la sostenibilidad deben ser prioridades clave en el diseño y fabricación de coches eléctricos, no solo para reducir la dependencia de tierras raras, sino también para minimizar el impacto ambiental y asegurar un suministro estable y accesible de materiales críticos.

Deberíamos invitar a los líderes de la industria, investigadores y responsables de políticas a colaborar en la búsqueda de soluciones sostenibles que permitan a la movilidad eléctrica prosperar sin comprometer el medio ambiente ni la economía global.

Fuente:

Híbridos y Eléctricos.

El primer motor cuántico sin combustible IVO ya está en el espacio

Motor Cuántico Espacial

Se imaginan un motor que puede funcionar sin combustible, y más aún que quebrante las leyes de la física como las conocemos, suena a ciencia ficción verdad? Pero recientes noticias de diferentes fuentes señalan que se está llevando a cabo las pruebas de un satélite que está en órbita, el Barry-1, el mismo que fue lanzado el pasado 11 de noviembre de 2023 gracias al cohete Falcom9 de SpaceX para posicionarlo en la órbita baja de la Tierra, este satélite estaría llevando a bordo dos de estos motores cuánticos sin combustible, para dar propulsión. Esto que suena increíble por el momento se está probando en un satélite, pero se espera que en el futuro se lo implemente para los viajes espaciales tripulados, dando una innovadora y disruptiva forma de viajar, una revolución, estaremos rumbo hacia una era de exploración intergaláctica sin precedentes.

Según la empresa principal IVO Aerospace, que lleva a cabo este proyecto los motores logran cumplir este innovador propósito valiéndose de principios de Mecánica Cuántica. El equipo a cargo explica también  que se está desafiando las ideas tradicionales de la física clásica o los principios de movimiento establecidos por Isaac Newton, en donde un objeto o cuerpo se mueve en línea recta y a velocidad constante a menos que haya otro que lo empuje. Esta nueva idea se llama Quantized inercia cuyo autor es el Físico Mike McCulloch. Lo que se busca es ampliar la física tradicional y entenderla de mejor manera, y más no romper sus leyes convencionales, ver todo desde otro punto de vista (Física Cuántica).

Recalcando la otra característica principal del motor de IVO Quantum Drive (que no es un motor de curvatura o motor warp), el no uso de combustible  es un gran avance, ya que los motores tradicionales de cohetes y vehículos espaciales necesitan llevar almacenado dentro una gran cantidad de combustible, ya que se necesita generar un gran empuje, pero esto a su vez limita la autonomía y velocidad de los vehículos debido al gran peso, es por eso que el principio de Inercia Cuántica del motor lo que hace es alterar la masa de un objeto a través de campos eléctricos y magnéticos, logrando impulso cuántico. El motor es eléctrico y funciona con energía solar. Lo que se busca también es generar energía limpia para el movimiento de los vehículos, para una exploración espacial sostenible, ya que si se usa combustible se obtiene emisiones de gas contaminantes.

Ahora lo que se sabe es que ya se hicieron pruebas de laboratorio sobre el desempeño de los motores y este fue exitoso, y ya se efectúan las pruebas en situaciones reales en el satélite Barry-1 puesto en órbita, el mismo que esta siendo monitoreado. Se esperan obtener resultados más concluyentes en unos seis meses como máximo, comprobando si hubo cambio en la posición de la órbita del satélite. 

Opinión:

Este proyecto con tecnología de vanguardia, tiene un potencial revolucionario en la industria aeroespacial, pero obviamente estamos esperando los resultados de las últimas pruebas en situaciones reales para corroborar concluyentemente su efectividad, y saber las implicaciones para misiones tripuladas y no tripuladas, ya que las pruebas por el momento se las está realizando en un vehículo no tripulado.

Lo que se busca sobre todo es una eficiencia energética en el espacio, reducción de la dependencia de los combustibles fósiles, un medio de transporte limpio o libre de emisiones contaminantes, y obviamente el aspecto económico es algo que tampoco se ha descartado y que se tomará en cuenta, la ligereza y simpleza por la carencia de motores de combustión, son un ahorro significativo de recursos, dan un impacto en la economía espacial. Tendríamos un medio de transporte limpio, eficiente y más económico que los convencionales. Puede tomar más tiempo corroborar el verdadero desempeño de esta tecnología, sobre todo luego de ciertos años estando en servicio.

Fuente:

-Enséñame de Ciencia

-YouTube

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Nueva forma de entrar al router no más 192.168.1.1

¿Cómo configurar un router? Adiós 192.168.1.1

Desde hace mucho tiempo la forma típica de entrar a la configuración de un router wifi siempre ha sido a través de una dirección IP, como por ejemplo poner en el navegador 192.168.1.1 ó 192.168.0.1, para que luego se despliegue una interfaz de administración del router donde ingresaremos todas las credenciales correspondientes como nombre usuario y contraseña. Esta forma de entrar debió causar dolor de cabeza a muchas personas, como intentar recordar el número de la dirección IP principal del router, y peor aún el nombre de usuario y contraseña.

La forma habitual de ingresar al enrutador puede traer dificultades a los principiantes, por esta razón la organización internacional de Internet ICANN (Corporación de Internet para la Asignación de Nombres y Números) propone una nueva forma de ingresar al enrutador, para hacerlo más fácil.

Según se indicó, esta propuesta de ICANN será bien recibida y viable para su implementación, y lo que se busca no sólo es su uso para el router, sino también para otros dispositivos como un Smart TV, electrodomésticos y dispositivos IoT. Lo que se busca es crear un dominio de primer nivel para una administración más sencilla para esta clase de dispositivos.

Ahora detallando el funcionamiento, se planea usar direcciones dedicadas, haciendo uso del dominio .internal, es decir una dirección dedicada para algún dispositivo de red o que se conecte a internet, tales como el router wifi, pero que la misma termine en .internal, siendo de esta forma más fácil recordar el proceso de ingreso a la configuración o administración del dispositivo conectado a internet.

Según se afirma, esta solución podría empezar a implementarse los próximos meses, serán sobre todo los fabricantes quienes incorporen este cambio para el acceso de estos dispositivos, pero aún no está confirmado al ciento porciento.

Opinión:

Al hacer más sencillo el proceso de ingreso a la configuración del router, o acceso al mismo se debe precautelar la seguridad (cyber seguridad o seguridad wifi), para evitar alguna intromisión no deseada a la red local o LAN. Esto es algo que aún no se aclara  del todo al momento de llevar a cabo esta iniciativa, sobre todo hay cierto riesgo en la configuración inalámbrica del router.

Pero la ventaja es que será mas fácil la gestión de redes wifi, permitiendo ingresar de manera más inmediata sobre todo a los ajustes avanzados del router.

Fuente:

Computerhoy

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Baterías de estado sólido últimas noticias | Primera batería de estado sólido para hogar | Precio

Baterías de estado sólido

Una clase de baterías muy usadas durante varios años son las baterías de iones de litio, empleadas en pequeños dispositivos electrónicos como celulares, hasta en coches eléctricos, han empezado ha quedar posiblemente opacadas por otro tipo de tecnología conocidas como baterías de estado sólido. Y es que uno de los principales inconvenientes de las baterías de litio es la seguridad, ya que cuando estas entran en cortocircuito, existe el peligro de una explosión, este cortocircuito puede incluso ocurrir de manera natural, al crecer las dendritas desde el ánodo y entrar en contacto poco a poco con el cátodo. En las baterías de estado sólido no ocurriría tan fácilmente este crecimiento de dendritas.

La diferencia principal entre las baterías de iones de litio y las de estado sólido, es que el electrolito que comunica ánodo con cátodo en la primera es un líquido, y en la segunda es un sólido.

Entre las principales ventajas de las baterías de estado sólido, tenemos una mayor densidad energética, puede funcionar sin ningún problema a temperatura ambiente, si la temperatura es muy baja el electrolito de la batería no se congela puesto que es sólido, su costo de producción es menor, se obtiene un mayor voltaje por cada celda (unos 5 voltios), tiempo de carga menor, mayor durabilidad (tres veces más), un tamaño menor que las baterías de litio, y mayor seguridad.

Baterías de estado sólido de que están hechas

La estructura de las baterías de estado sólido es muy similar al de las baterías de litio, se compone de dos electrodos (ánodo - y cátodo +), un electrolito que sirve como conductor de los iones que se desplazan entre ambos electrodos, el electrolito en las baterías de litio es un líquido, mientras que en las otras es un sólido; este electrolito sólido puede ser de diferentes tipos como electrolitos de cristal, nano hilos de oro, polímeros sólidos. La principal diferencia entre estas baterías es que en las de estado sólido, prácticamente se ha suprimido el ánodo, solo existe una substancia o electrolito en la parte del cátodo, luego está el separador cerámico, y solamente una placa metálica para el ánodo (Litio metal).

Estructura de baterías

Baterías para coches

En el campo automotriz, y en especial de los coches eléctricos, el uso de las baterías en los mismos empezó con las baterías de litio, esto a su vez ha implicado una serie de inconvenientes, como por ejemplo costo económico, seguridad, peso del auto, tiempo de carga, entre otros; es por eso que las baterías de estado sólido son una tecnología que promete una solución al respecto. Un ejemplo de ello es la empresa Toyota que presentó un prototipo de automóvil funcionando con baterías de  estado sólido en el año 2019, que posteriormente fue probado y tuvo éxito, aunque su comercialización a gran escala está a poco tiempo de ocurrir (en 2028). No es la única compañía que ya ha empezado a abandonar la etapa de ensayo o prueba, con resultados que parecen ser prometedores, por ejemplo Quantum Scape, Theion, Solid Power. Además lo que se busca es sustituir el níquel y el cobalto, materiales difíciles de obtener, con costos ambientales, de salud, y de explotación laboral. Hay un obstáculo que aún atraviesan las baterías de estado sólido y es la escalabilidad, ya que la mayoría de tecnologías por el momento son compatibles con baterías de electrolito líquido, hay también otro tipo de tecnologías de baterías que prometen ser innovadoras.

Llegan las primeras baterías de estado sólido para hogar

Otra importante aplicación que se les puede dar a las baterías de estado sólido, es para suministro doméstico, en especial para hogares o viviendas, mejorando las que ya están disponibles en el mercado, como es el caso de las baterías de celdas LFP. Es así que la empresa norteamericana Amptricity, anuncia la creación de estas baterías de electrolito sólido para el hogar. 

Las nuevas baterías tendrían una densidad energética mayor que las actuales comerciales, esta sería aproximadamente 377 Wh/kg, y con tamaño más reducido. Afirman también que la vida útil de este tipo de baterías será mayor, es por eso que el fabricante da una garantía de 25 años.

Las capacidades de almacenamiento energético disponibles para este tipo de baterías serían de 12, 24, 36, 48 y 60 kWh, la energía suministrada sería muy abundante, por ejemplo la de 60 kWh puede servir para varias viviendas. Existe la opción también de actuar como baterías modulares, es decir se puede conectar en paralelo hasta varias de ellas para suministrar aún más energía.

Un aspecto poco agradable que hay que tomar en cuenta con este tipo de baterías es el precio, ya que el mismo por unidad y de acuerdo a la capacidad sería de entre 19.990 dólares, hasta los 73.990 dólares. Se espera que conforme se vaya teniendo más acogida en el mercado, su precio irá bajando de manera significativa.

Según el fabricante estas baterías se empezarán a comercializar a inicios de 2023.

Análisis

De acuerdo a lo citado anteriormente, un aspecto muy importante a considerar en estas baterías, es el costo, aunque de acuerdo a lo consultado sobre todo en lo que respecta a baterías para coches, no hay un rango precios claro, se afirma solamente en base a lo experimental que el costo será menor que las baterías de litio, sin embargo para las baterías para hogares ya se puede adelantar cifras, pero esto puede ser desalentador, habrá que esperar a que ya se las comercialice de manera oficial, una vez transcurrido cierto tiempo, ver si este costo realmente logra ser menor a lo prometido anteriormente. 

Igualmente para el resto de ventajas y soluciones que ofrecen estas baterías, habrá que esperar para ver que tan eficaces son realmente para satisfacer la demandas y necesidades de los consumidores, una vez adquiridas.

Si quieres conocer más sobre baterías y supercondensadores, da clic en el siguiente enlace:

Baterias vs supercondensadores  👈

Se inventa el primer osciloscopio óptico del mundo | Osciloscopio ondas | Ejemplos de uso del osciloscopio | Aplicaciones del osciloscopio en la ingeniería | Longitud de onda de la luz | Para que sirve la luz visible

Investigación y desarrollo del primer osciloscopio óptico en la historia

Así como lo leen, y es que en una última publicación de la revista Nature Photonics, se muestra el trabajo  referente a lo que es la invención del primer osciloscopio óptico del mundo, esto es algo novedoso debido a que es muy complicado detectar el campo eléctrico de una onda de luz. Los osciloscopios convencionales o que la mayoría de estudiantes e ingenieros en electrónica usan, son solo capaces de detectar las frecuencias más bajas, ya sea de radio, microondas o que llegan a un rango máximo de Giga-Hertz, y es así que un equipo de trabajo de la Universidad de Florida Central desarrolló el primer dispositivo que es capaz de convertir las oscilaciones de una señal de luz en una señal eléctrica, para de esta manera poder ver en una pantalla como lo hacen los osciloscopios.

Es realmente un desafío poder detectar este campo eléctrico de la luz, debido a su alta frecuencia o velocidad a la que oscila, si tomamos en cuenta el espectro electromagnético, las radiaciones de luz visible oscilan en frecuencias del rango aproximado de Peta-hertz, pero es más coherente expresar estas cantidades en longitudes de onda, estas estarían comprendidas entre los 450 nanómetros a 750 nanómetros (o desde el ultravioleta al infrarrojo). Lo que se sabe actualmente, es que hay dispositivos que pueden detectar la luz solo mediante pulsos, pero no así los picos y valles de estos pulsos. Recae en gran importancia estas altas velocidades de oscilación que alcanza la luz, debido a que esto permite transmitir información en mayor densidad. Es también importante lograr detectar los picos y valles, ya que es allí donde se trabaja para colocar la información, mezclarla con la señal de luz o modularla de manera adecuada en esta portadora.

Para la comprobación de este dispositivo, se usó los pulsos de luces láseres individuales, para detectar los campos eléctricos en tiempo real. Según el profesor Michael Chini, quien es parte del equipo, las limitaciones de los osciloscopios convencionales se rigen a la velocidad en que detectan estas oscilaciones de la luz, pero este dispositivo que desarrollaron puede aumentar aproximadamente su velocidad en un factor de 10000, como señalan.

Como partes importantes de la investigación y desarrollo de este dispositivo tenemos el esquema de medición de disparo único, simulaciones, mediciones de la dependencia de fase envolvente de la portadora, otras mediciones, configuración experimental, recolección y análisis de datos obtenidos, para su posterior publicación.

Y lo que resta por hacer, según el equipo de UCF, es ver hasta donde se puede llegar, qué otros avances puede brindar tal velocidad alcanzada.

Opinión, posibles aplicaciones que se le puede buscar

Sin lugar a dudas esta investigación podría ser una gran revolución, traería grandes avances y se simplificarán muchas cosas, por ejemplo en el campo de las comunicaciones ópticas, pero más concretamente en las comunicaciones cuánticas, ya que recientes investigaciones proponen el uso de nanoantenas o antenas ópticas para más seguridad, entonces tener esta clase de osciloscopios a la mano permite estudiar con más detalle la respuesta que dan estos dispositivos a las señales ópticas, y continuar haciendo mejoras. Otro tipo de tecnología en la que podría volverse útil es en la creación de nuevos paneles solares, más eficientes, estos también podrían usar nanoantenas o algunos semiconductores más adecuados para aprovechar mejor la energía que se capta, se podría igualmente verificar en la pantalla del osciloscopio como se comportan los dispositivos ante la señal de luz solar en directo. Así mismo se podría trabajar de manera más eficiente con el osciloscopio en otros campos como la fotónica, espectroscopía, en la mejora de sensores ópticos, etc.

Referencias:

https://phys.org/news/2021-12-team-world-optical-oscilloscope.amp

https://es.wikipedia.org/wiki/Espectro_visible

Nueva placa de desarrollo Sparkfun Artemis Global Tracker para internet de las cosas mediante satélite | Sparkfun Iridium | Artemis Arduino | Sparkfun Artemis wifi

Una nueva placa de desarrollo, sacada al mercado por la empresa Sparkfun, funciona en cualquier parte del mundo, incluso en los polos, gracias a la posibilidad de conectividad con satélites Iridium, permite enviar y recibir mensajes de medición cortos, como de temperatura, humedad, la posición, internet de las cosas, entre otras. Se trata de Sparkfun Artemis Global Tracker. Así mismo cuenta con ciertas alternativas muy prácticas, en lo que respecta a la fuente de energía de este módulo así como también un bajo consumo.

Citando de manera general este módulo consta de las siguientes tres partes que son el receptor GNSS u-blox ZOE-M8Q, el módem o transceptor de satélite Iridium 9603 N y el sensor PHT TE MS8607. A continuación se detalla todos los componentes de esta placa de desarrollo:

- Transceptor Iridium 9603 N:

Gracias a su posibilidad de conexión con satélites Iridium, se logra establecer una cobertura global, este módulo también puede ser energizado sin ningún problema por dos supercapacitores de un faradio cada uno, y tiene un cargador exclusivo para ellos el LTC 3225. 

- Receptor GNSS u-blox ZOE-M8Q:

Proporciona el seguimiento de ubicación, este funciona a una altura máxima de 50000 metros, soporta una velocidad máxima de 500 m/s, una precisión horizontal de 2.5 metros, 72 canales de recepción, precisión de rumbo 0.3 grados y una precisión de velocidad de 0.05 m/s.

- Sensor PHT TE MS8607 (presión, humedad y temperatura):

En lo que respecta a la presión su rango de funcionamiento es de 10 a 2000 mbar con un margen de error de 2 mbar, en la humedad relativa su rango es de 0 a 100 por ciento con un margen de error de 3%, para la temperatura este opera entre -40 a 85° C con margen de error de 1° C.

-Procesador:

Posee una antena y radio BLE, memoria RAM de 384k, memoria flash de 1M, velocidades de 48 a 96 MHz, consumo de menos de 5 miliwatts.

-Energía:

Para la parte de energía se tiene incluidas baterías LiPo, Conector USB tipo C, lo que más llama la atención es la posibilidad de conectar un panel solar de hasta 6 voltios. 

-Otros aspectos:

Un conector Qwiic, conectores SMA para las antenas, control de carga de baterías LiPo MCP73831. Pines SPI e I2C, 5 pines GPIO, y 5 I/O digitales.

El módulo promete ser el que controle a todos al anteriores, según sus fabricantes, sus aplicaciones son muy variadas, para lugares remotos como montañas o desiertos, algunas aéreas también, hay más libertad de movilidad siempre y cuando el cielo se encuentre despejado para transmisión o recepción, alertas y control remoto de dispositivos de manera inmediata. 

Otro aspecto a destacar es el pago del servicio, para habilitar la conectividad con el satélite Iridium, este es de 17$ por cada mes que se vaya a usar, no es necesario un contrato anual. En cambio si se va a contratar un proveedor diferente a Iridium, habrá que pagar una tarifa de 60$ para el desbloqueo, se incluye también sistema de facturación.

La placa también se puede integrar sin ningún problema para lograr una comunicación satelital mediante Arduino. Hay también que registrarse en la página Rock7 para habilitar el servicio y vincular sus dispositivos a la red Iridium.

El costo de módulo Artemis Global Tracker ronda los 400 dólares (399.95$), ya está disponible en la tienda en línea de SparkFun, podrás encontrar también otros accesorios y dispositivos similares.

Mira también otro módulo 👈  que realiza una función similar, aunque este ya salió al mercado más antes, es también compatible con Arduino.

En fin, en resumidas este módulo es muy útil para muchas aplicaciones que requieren redes de sensores que se encuentran en lugares muy remotos, o así también para redes IoT muy amplias, que de otra manera tal vez 10 años atrás sería algo imposible lograr esto, es un buen justificativo para su costo, a parte que también hay que pagar por el servicio satelital. Esperemos también que con las nuevas tecnologías satelitales que están por venir, se reduzcan también los costos por estos servicios.

Referencias:

https://youtu.be/u2vDePRDPEE

https://www.sparkfun.com/products/18712

¿Cómo almacenar energía renovable ? | 10 formas de almacenar la energía renovable | Sistemas de almacenamiento de energía renovable | Almacenamiento de energía renovable a gran escala

Las 10 formas de almacenar la energía renovable

Las energías renovables tienen como principal característica, que son de disponibilidad intermitente, y además hay momentos en los cuales llegan a producir mucha energía, llegando a tener un flujo de energía sobrante, por tal motivo se pretende aprovechar esta energía de la mejor manera, hay quienes afirman que se puede vivir cien por ciento de ella, y además lo que se busca sobre todo es reducir las emisiones de CO2 y usar energía más amigable con el ambiente para así evitar el calentamiento global. Por lo tanto hay que buscar usar métodos que puedan almacenar esta energía a gran escala y de manera eficiente, es por eso que citaremos los más importantes:

Baterías de ion-Litio

Esta clase de baterías son las que más usamos comúnmente, pero también se puede extender este uso a gran escala, tal ejemplo de ello son las baterías desarrolladas por la compañía Tesla (Tesla Powerpack), que se las usa por ejemplo para el almacenamiento de energía producida de manera eólica.

Baterías con electrolito sólido

Estas serían una mejora de las actuales baterías de litio, ya que su electrolito líquido puede llegar a ser inflamable, por eso se lo sustituye por un electrolito sólido más adecuado. Tal ejemplo del desarrollo de este tipo de baterías son las que fabrican las empresas Ionic Materials y Toyota. 

Baterías de flujo

Otro tipo de tecnología, son las baterías de flujo, estas tienen dos clases de electrolitos diferentes para cada electrodo de la batería, además su capacidad de almacenamiento de energía es directamente proporcional a la cantidad del electrolito o el tamaño del tanque que lo contiene. También prometen dar alta eficiencia para el almacenamiento de energía

Energía térmica

Otra forma de almacenar energía es en forma de frío o calor, pero para esto se necesita de materiales o compuestos adecuados que pueden retener estos estados térmicos, por tiempos prolongados. Luego este estado térmico es convertido en electricidad o diferencia de voltaje. Estos materiales pueden basarse por ejemplo en carbono para retener calor.

Hidroeléctrica de bombeo

Este tipo de método es muy similar a la producción energía hidroeléctrica que todos conocemos, o igual en principio, pero con la diferencia de que se emplea la energía excedente producida por las centrales hidroeléctricas, para bombear más agua y almacenarla a una altura mayor, con el fin de utilizar si es necesario en algún momento de escasez, para hacerla caer y hacer girar turbinas y producir energía eléctrica nuevamente. Muchos la consideran la más óptima para almacenar la energía renovable a gran escala.

Energía potencial gravitatoria

Hacer caer objetos con el fin de aprovechar la energía potencial almacenada es otro iniciativa, es este caso lo que se hace es apilar objetos, como bloques de hormigón por ejemplo, en una torre que se va haciendo más grande, hasta alcanzar una cierta altura, y desde ahí se van haciendo caer los bloques y así hacer mover generadores. Es un proyecto llevado a cabo por la empresa Energy Vault, y se planea hacerlo trabajar en conjunto con plantas solares y eólicas .

Hidrógeno 

Este método se centra en la utilización del denominado hidrógeno verde H2, este hidrógeno se obtiene mediante electrólisis, el proceso de electrólisis en cambio obtiene energía procedente de otras fuentes renovables como energía solar o eólica. Este hidrógeno verde a su vez también puede ser usado después para almacenar energía, o como combustible. Otra aplicación del hidrógeno es la fabricación de fertilizantes.

Aire comprimido

El aire comprimido se obtiene mediante compresores o bombas, estos a su vez son impulsados por energía excedente de la red eléctrica u otras fuentes renovables, el aire se almacena bajo tierra, también se hace uso de otros sistemas de compensación. El uso que se le da al aire después de ser almacenado es muy similar a la energía hidroeléctrica por bombeo, para hacer girar turbinas y producir electricidad.

Aire frío o líquido

Esta iniciativa es algo parecida a la anterior, con la diferencia que ocupa menos espacio y se almacena aire frío a baja presión, además se reutiliza el frío y no solo el calor producido durante el proceso. El aire se extrae de la atmósfera, se lo limpia, se lo enfría y se lo licua, luego se almacena como aire líquido (no necesita estar bajo tierra), este aire se lo calienta para impulsar turbinas y producir electricidad. La planta igualmente entra operación, con energía excedente de otras plantas.

Baterías de hierro para almacenamiento de energía renovable

Tenemos básicamente dos tipos las de hierro aire y las de flujo que usan hierro. La primera se centra en una oxidación reversible del hierro, es decir al momento de descargarse el hierro se oxida, y al volverse a cargar, el óxido se vuelve a convertir en hierro, y el ciclo continúa. Esta batería promete ser muy eficiente y barata (el kilovatio hora cuesta 20 dólares suministrando energía por cien horas), pero tiene la desventaja de ocupar mucho espacio y ser pesada. Otra ventaja es que su electrolito líquido no es inflamable.

Las baterías de flujo de hierro, principalmente tienen un electrolito que consta de hierro, sal y agua, le que le da también la ventaja de no ser inflamable y ser barata. Se les ha logrado dar una vida útil de 25 años.

Referencias:

https://youtu.be/sQNwqgjp4bg

https://forococheselectricos.com/2021/11/las-baterias-de-electrolito-solido-seran-un-rival-de-futuro-para-el-hidrogeno.html

https://youtu.be/js4IxslSEZU

https://youtu.be/8K1UYwVXQ2I

https://youtu.be/fEXOUvH6kM0

https://youtu.be/R7en9_y_Vu4

Descubren un nuevo método para producir electricidad con calor | Antiferromagnetismo aplicaciones | Materiales antiferromagnetismo | Antiferromagnetismo ejemplos

¿Cómo producir electricidad del calor? Nuevo método

Un estudio referente a nuevos materiales antiferromagnéticos promete ser una mejora para obtener electricidad del calor residual, a diferencia por ejemplo del uso de los semiconductores en generadores termoeléctricos por efecto Seebeck, y de los ferroimanes convencionales, que producen campos magnéticos adicionales no deseados. Es un trabajo publicado en la revista Nature, y que fue realizado por el Instituto Max Planck, con colaboración de la Universidad de Ohio y la Universidad de Cincinnati.

Se intenta aprovechar un fenómeno conocido como efecto Nernst, que está también presente en  los ferroimanes comunes, pero en particular se explora las propiedades de nuevos materiales antiferromagnéticos que presentan de manera anómala este efecto que puede ser utilizado con fines más prácticos. Este efecto Nernst como afirman los expertos,  no debería de existir en estos materiales antiferromagnéticos, pero existe en gran medida en un nuevo material explorado, el YbMnBi2 (su fórmula química).

Anteriormente se había indagado que el efecto Nernst anómalo o ANE se podía producir en materiales ferromagnéticos, con lo cuál se lograba generar electricidad del calor, incluso sin la influencia de un campo magnético. Existe un parámetro conocido como fase Berry que se correlaciona con el ANE, y ésta a su vez lo puede incrementar en mayor cantidad.

Es bien sabido también que el ANE se relaciona con los momentos magnéticos, en especial en los materiales ferromagnéticos. Pero en lo que respecta a los materiales antiferromagnéticos nunca se sospechó de la presencia del ANE, y esto también debido a que en estos materiales los momentos magnéticos externos no son de ninguna manera evidentes o medibles, ni siquiera un campo, y esto también teniendo subredes magnéticas de compensación.

Volviendo a la observación y al estudio de YbMnBi2, este compuesto tiene un récord de ANE encontrado a diferencia de otros materiales antiferromagnéticos, este sería de alrededor 6 mV/K, y esto ocurre debido a un fuerte acoplamiento entre espín y órbita(esto gracias al Bismuto) y estructura de espín no colineal, así también la curva de la fase berry es diferente de cero. Y la topología también es otro factor a tomar en cuenta, aunque primero fue parte en el diseño de imanes.

Esta clase de nuevos materiales antiferromagnéticos, muestran también una buena conductividad eléctrica, pero también lo que llama la atención es que en particular en el compuesto YbMnBi2, es el factor de mérito (ZT) logrado que es anómalo y superior a la de todos los ferroimanes conocidos Pero sin embargo debe seguirse mejorando su rendimiento, aunque señalan, es más alto que el de los ferroimanes.

En síntesis, lo que buscan para aplicaciones más prácticas, es crear generadores termoeléctricos, en donde el flujo de electrones se desplace de manera perpendicular al flujo de calor, y con una estructura más simple que los actuales dispositivos comerciales.

¿Y cuáles son los materiales antiferromagnéticos? 

Son aquellos que presentan la propiedad de antiferromagnetismo, en donde los momentos magnéticos del material están ordenados en pares, en la misma dirección pero con sentido opuesto entre sí. Dan como resultado un magnetismo neto nulo, ya que ambos momentos del par tienen la misma intensidad. En cambio si un momento del par tiene diferente intensidad, se produce una reducción entre sí, pero si se extiende esto en todos los pares del material y se obtiene un momento magnético resultante grande nos referimos a un comportamiento de ferrimagnetismo (aunque se produzca por interacciones antiferromagnéticas), como el caso de la magnetita. Los momentos pueden quedar alineados de acuerdo a la intensidad y sentido de un campo magnético externo aplicado, incluso se puede llegar a anular el antiferromagnetismo, y quedar actuando como un imán permanente.

Otro aspecto que también hay que tomar en cuenta al momento de trabajar con materiales antiferromagnéticos, es la temperatura de Neel, aquella temperatura en la cual este material deja de ser antiferromagnético, para pasar a ser paramagnético. Y esta temperatura puede variar de acuerdo al material, o de acuerdo a sus características.

Opinión:

El efecto Nernst, se produce más comúnmente en semiconductores que en los metales, pero para este trabajo se descubrió un efecto Nernst inesperado en una sustancia que está compuesta solo de metales, lo que nos lleva extender este concepto, aparte del aporte que nos brinda este estudio con respecto al diseño de nuevos dispositivos termoeléctricos más simples y eficientes. 

Algo que no se mencionó, es si este método también se puede aplicar a la inversa, es decir producir diferencia de temperatura mediante el voltaje, y de haber esta posibilidad, se podría pensar tal vez en crear mejores dispositivos que las celdas Peltier, por lo menos en lo que respecta a simplificar su estructura.

Referencias:

https://www.infobae.com/america/agencias/2021/11/26/ciencia-nuevo-horizonte-para-producir-electricidad-del-calor-residual/

https://youtu.be/_t53LGmpWLA

https://youtu.be/yWaQ8mtWz-A