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Una membrana polimérica electroquímica permite generar electricidad a partir de aluminio, zinc o silicio y abre nuevas posibilidades para inspeccionar tuberías, equipos y otras infraestructuras industriales.
Investigadores de la Universidad de Fudan, en Shanghái (China), han desarrollado un sistema de alimentación para microrrobots que genera electricidad mediante el contacto con determinadas superficies metálicas, sin depender de una batería convencional.
La tecnología se basa en una membrana polimérica electroquímica instalada en la parte inferior del robot, capaz de aprovechar la energía química del material sobre el que se desplaza y la humedad y el oxígeno presentes en el aire.
El estudio, publicado en la revista científica National Science Review, aborda uno de los principales obstáculos de la robótica a pequeña escala: la dificultad de integrar baterías con suficiente autonomía sin aumentar excesivamente el peso y el volumen del dispositivo.
En las pruebas descritas por los investigadores, el sistema permitió prolongar el funcionamiento del microrrobot durante 150 días de forma intermitente. La membrana, de unos 135 micrómetros de grosor, también destaca por su capacidad para mantener el rendimiento en condiciones ambientales exigentes.
El sistema utiliza una membrana de poliacrilato de potasio reticulado, integrada en las patas del robot. Cuando entra en contacto con materiales activos como el aluminio o el zinc, estos liberan electrones que participan en una reacción electroquímica. En el otro lado del sistema, el oxígeno y el agua del ambiente intervienen en la reacción que permite generar corriente eléctrica.
La producción de electricidad se activa cuando la membrana toca la superficie y se interrumpe al levantar la pata, de modo que el propio movimiento del robot regula el proceso. Esta configuración permite prescindir de una batería de gran tamaño y aprovechar materiales que ya forman parte de la infraestructura inspeccionada.
La membrana también puede identificar características del sustrato, como el material y su rugosidad, lo que ofrece información útil para orientar el desplazamiento y buscar superficies adecuadas para obtener energía.
La tecnología podría resultar de interés para microrrobots destinados a inspeccionar zonas de difícil acceso, como conductos, tuberías, equipos y otras estructuras metálicas. En estas aplicaciones, la autonomía limitada de los dispositivos convencionales puede dificultar las tareas de supervisión prolongada.
En los ensayos, el sistema se integró en un pequeño robot de tipo oruga fabricado mediante impresión 3D. La energía generada permitió alimentar su movimiento y otros componentes electrónicos, como un LED y un transmisor Bluetooth.
Los investigadores comprobaron asimismo que la membrana podía funcionar en un intervalo de temperaturas de entre -20 y 80 °C y conservar su capacidad de descarga incluso con una humedad ambiental relativamente baja.
No obstante, el sistema presenta limitaciones: necesita superficies electroquímicamente activas, como determinados metales o silicio, por lo que no puede generar energía del mismo modo sobre materiales inertes como plástico o vidrio. Su aplicación industrial dependerá de la adaptación del diseño a distintos entornos y de la validación de su funcionamiento en condiciones reales.
El avance plantea una vía para desarrollar robots de inspección de pequeño tamaño con mayor autonomía y menor dependencia de la recarga, una característica que podría facilitar la supervisión de infraestructuras y equipos industriales.
Fuente: Artículo científico en National Science Review.
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