Un estudio innovador revela cómo la interacción del agua con las superficies produce cargas eléctricas, destacando las implicaciones para la seguridad y el almacenamiento de energía.
Investigadores australianos han logrado un avance significativo en la comprensión de cómo el agua genera cargas eléctricas al moverse sobre las superficies. Los hallazgos, publicados en la revista Physical Review Letters , son fruto de la colaboración entre la Universidad RMIT y la Universidad de Melbourne, liderada por un equipo integrado por el Dr. Joe Berry, el Dr. Peter Sherrell y la Profesora Amanda Ellis.
Los investigadores observaron un fenómeno conocido como movimiento de "pegado-deslizamiento", que ocurre cuando una gota de agua se adhiere a una superficie rugosa o irregular. A medida que la fuerza aumenta debido a la adherencia, la gota finalmente "salta o se desliza" más allá del obstáculo, generando una carga eléctrica irreversible. Se ha descubierto que esta carga es hasta diez veces más intensa que la registrada previamente cuando el agua pasa de un estado húmedo a uno seco, lo que ilustra un nuevo nivel de electrificación cuando el agua entra en contacto inicial con una superficie.
El Dr. Peter Sherrell, quien se centra en la captura de energía ambiental como parte de su investigación en la Facultad de Ciencias del RMIT, comentó sobre las observaciones comunes que se hacen sobre las gotas de lluvia que caen sobre las superficies: «La mayoría de la gente observa que el agua de lluvia gotea por una ventana o el parabrisas de un coche de forma aleatoria, pero desconoce que genera una pequeña carga eléctrica». Explicó que la comprensión previa de este fenómeno de carga se limitaba a la transición de condiciones húmedas a secas, mientras que su estudio revela que también se desarrolla una carga significativa al pasar de condiciones secas a húmedas.
Los investigadores destacaron la importancia de comprender la generación de cargas eléctricas en relación con la seguridad, especialmente en contextos donde se utilizan líquidos inflamables. El Dr. Joe Berry, experto en dinámica de fluidos y asociado al Departamento de Ingeniería Química de la Universidad de Melbourne, enfatizó los peligros potenciales que representan las descargas eléctricas en los contenedores de combustible. "Comprender cómo y por qué se genera una carga eléctrica durante el flujo de líquidos sobre superficies es importante a medida que comenzamos a adoptar los nuevos combustibles inflamables renovables necesarios para la transición a cero emisiones netas", afirmó. Berry explicó además que las estrategias actuales para reducir la acumulación de cargas con los combustibles existentes podrían resultar ineficaces con los nuevos combustibles renovables, lo que resalta la necesidad de enfoques innovadores para gestionar este fenómeno.
El equipo de investigación examinó específicamente la interacción entre el agua y el politetrafluoroetileno (PTFE), comúnmente conocido por su uso en el teflón. Este trabajo fundamental sienta las bases para posibles avances en el diseño de superficies que podrían conducir a combustibles más seguros y a mejores sistemas de almacenamiento de energía. Futuras investigaciones explorarán el movimiento de adherencia-deslizamiento con diversos líquidos y materiales de superficie, lo que permitirá una comprensión más amplia de la generación de carga, aplicable a diversas perspectivas comerciales.
El Dr. Sherrell comentó sobre las implicaciones del estudio para la seguridad en los sistemas de manejo de fluidos, en particular en el almacenamiento y transporte de hidrógeno y amoníaco, afirmando: «Planeamos estudiar cómo el movimiento de adherencia-deslizamiento puede afectar el diseño de seguridad de los sistemas de manejo de fluidos, así como métodos para recuperar electricidad y acelerar la carga a partir del movimiento del líquido en dispositivos de almacenamiento de energía». Los investigadores están interesados en colaborar con socios de la industria para traducir sus hallazgos en tecnologías comerciales viables, que podrían ser de gran relevancia en diversas aplicaciones destinadas a impulsar soluciones energéticas en el contexto de la tecnología climática.
