Ciencia de los Materiales

Diseñan una membrana inspirada en el pelo del oso polar

La naturaleza es una fuente de inspiración para el desarrollo de nuevos materiales. El pelo del oso polar, con el que el mamífero consigue el aislamiento térmico necesario, ha resultado ser útil a un equipo internacional de investigadores para desarrollar una nueva membrana nanoestructurada.

“Nos hemos inspirado en la estructura perfilada a nivel microscópico del pelo del animal que encierra aire dentro de cada fibra aportándole un gran poder aislante térmico”, explica Mohamed Khayet, director del departamento de Física Aplicada I de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y autor principal de la investigación.

La principal característica de la membrana es su baja conductividad térmica, a lo que hay que sumar una alta porosidad y rugosidad superficial. Además, repele el agua lo que la convierte en una buena herramienta para la desalación de agua con alto contenido en sales o salmueras.

“Al llegar hasta prácticamente el punto de saturación de sales en agua, con esta membrana es posible obtener, con una alta eficiencia térmica, agua no solamente potable sino pura, algo muy demando por la industria”, afirma Khayet, que también es director del grupo de investigación Membranas y Energías Renovables.

La membrana nanofibrosa, que ha sido patentada por la UCM, se aplica en una tecnología de interés creciente llamada destilación en membrana, que consiste en la evaporación del agua a un lado del poro y la posterior condensación del vapor producido en el otro lado.

“En el mercado todavía no existe ninguna empresa que se dedique a la venta de membranas diseñadas específicamente para esta tecnología”, señala el científico.

Para conseguirla, los científicos han empleado el proceso de electrohilatura aplicando un alto voltaje del orden de unas decenas de kilovoltios.

En la investigación, publicada en Journal of Materials Chemistry A, también participan la Universidad Donghua (China) y el instituto IMDEA Agua (Madrid). (Fuente: Universidad Complutense de Madrid)

Membrana inspirada en los cactus que puede cuadriplicar la eficiencia de células de combustible

Inspirada en el cactus, un nuevo tipo de membrana posee el potencial de aumentar notablemente el rendimiento de las células de combustible y transformar a la industria de los vehículos eléctricos.

La membrana ha sido desarrollada por científicos de la CSIRO (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation) en Australia y de la Universidad Hanyang en Corea del Sur.

La investigación muestra que, en condiciones calientes, la membrana, que presenta una piel que repele el agua, puede mejorar la eficiencia de las células de combustible en un factor de cuatro.

La piel funciona de una forma similar a como lo hace un cactus, que sobrevive reteniendo el agua en entornos áridos.

Las células de combustible, como las que se usan en vehículos eléctricos, generan energía eléctrica mediante la mezcla de gases simples, como hidrógeno y oxígeno. Sin embargo, para poder mantener el rendimiento, las células de combustible con membranas de intercambio de protones necesitan permanecer constantemente hidratadas. Por el momento esto se logra colocándolas junto a un radiador, un depósito de agua y un humidificador. La desventaja es que cuando se usan en un vehículo, estos ocupan una cantidad de espacio grande y consumen una cantidad notable de energía.

La nueva solución inspirada en los cactus ideada por el equipo de Young Moo Lee, Aaron Thornton y Cara Doherty, ofrece una alternativa.

Los cactus poseen diminutas fisuras o poros, denominados estomas, que se abren de noche cuando el ambiente es frío y húmedo, y se cierran durante el día, cuando las condiciones son cálidas y secas. Esto ayuda a retener el agua.

La nueva membrana funciona de una forma parecida. El agua es generada por una reacción electroquímica, que es después regulada a través de nanofisuras dentro de la piel. Las fisuras se hacen más anchas cuando son expuestas a la humidificación, y se cierran cuando el ambiente es más seco.

Ello significa que las células de combustible pueden mantenerse hidratadas sin la necesidad de un voluminoso equipamiento externo de humidificación.

En las pruebas, los investigadores han comprobado que la piel vuelve a las células de combustible hasta cuatro veces más eficientes en un ambiente cálido y seco.

 

Anuncios