Cosecha de Energía a Partir de la Inestabilidad Aeroelástica Flutter

La cosecha de energía (en inglés: “energy harvesting” o “power harvesting”) es el proceso por el cual la energía que “rodea” a un sistema (lumínica, térmica, solar o cinética) es convertida en una forma “utilizable” de energía con el fin de, por ejemplo, alimentar sensores, actuadores, u otros dispositivos electrónicos. Es posible desarrollar cosechadores de energía que utilicen las vibraciones mecánicas de algún componente estructural (debidas a ráfagas o a oscilaciones de ciclo límite causadas por inestabilidades aeroelásticas como por ejemplo el flutter) como fuente principal de energía de entrada. La conversión de estas vibraciones en energía eléctrica aprovechable puede llevarse a cabo empleando transductores piezoeléctricos. En este trabajo se estudia una versión simplificada de un ala multifuncional como elemento cosechador de energía. Esta es estructuralmente representada por una viga en voladizo cuyas superficies superior e inferior están cubiertas por material piezoeléctrico, mientras que su extremo libre se vincula a un perfil aerodinámico simétrico. Las ecuaciones electro-aeroelásticas se desarrollan utilizando un enfoque energético. Las cargas aerodinámicas no-lineales e inestacionarias son evaluadas mediante la implementación de una versión ad-hoc del método de la red de vórtices. La integración de las ecuaciones gobernantes se realiza numérica e interactivamente en el dominio del tiempo empleando un método predictor-corrector. Como parte de los resultados obtenidos, se determinó la velocidad de flutter para el modelo aeroelástico y para el electro-aeroelástico, y se analizó el desempeño del cosechador en condición de flutter. Se calculó la tensión y la potencia cosechada en régimen en función de la carga resistiva. Este esfuerzo constituye el punto de partida para encarar futuros trabajos sobre sistemas de mayor envergadura, como por ejemplo aviones equipados con alas multifuncionales extremadamente flexibles y muy esbeltas. Esta tecnología posibilita alimentar a sensores y sistemas de accionamiento mediante la energía cosechada.Fil: Ribero, Santiago. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Departamento de Estructuras; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Hümöller, Juan Martin. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Departamento de Estructuras; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Beltramo, Emmanuel. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Departamento de Estructuras; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; ArgentinaFil: Stuardi, José Enrique. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Departamento de Estructuras; ArgentinaFil: Preidikman, Sergio. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Departamento de Estructuras; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Instituto de Estudios Avanzados en Ingeniería y Tecnología; Argentin

Fractional and integer stages of lithium ion-graphite systems: The role of electrostatic and elastic contributions

In the present work, we analyze the hot topic of integer and fractional stages of lithium-ion batteries by using Monte Carlo simulations. While fractional stages have been demonstrated through several experimental, simulation and theoretical measurements, in other experimental techniques, such as electrochemical ones, there is no evidence for them. In previous work, we have analyzed the thermodynamics and kinetics of lithium-ion intercalation using a potential based on empirical parameterization, where multiple stages (integer and fractional) were found and analyzed. The present simulations suggest that if we consider repulsive elastic interactions in addition to electrostatic ones, the Hamiltonian symmetry is broken and there is no evidence for fractional stages. The physical origin of these repulsive interactions is assigned to the increasing graphite layer separation during lithium-ion intercalation. In the light of these simulations, selected experimental data are revisited, validating the presented novel parameterization. The parametrization used here can be used for other kinds of intercalation compounds, such as those involving Na or K.Fil: Gavilán Arriazu, Edgardo Maximiliano. Universidad Nacional de Santiago del Estero. Instituto de Bionanotecnología del Noa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tucumán. Instituto de Bionanotecnología del Noa; ArgentinaFil: Hümöller, Juan Martin. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Pinto, Oscar Alejandro. Universidad Nacional de Santiago del Estero; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: De Mishima, B. A. López. Universidad Nacional de Santiago del Estero; ArgentinaFil: Leiva, Ezequiel Pedro M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Oviedo, Oscar Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentin