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Crean material que recolecta energía térmica para producir electricidad

Un nuevo tipo de material genera corriente eléctrica eficientemente a partir de las diferencias de temperatura. Esto permitirá que sensores y pequeños procesadores se auto sustenten de forma inalámbrica.

ElectronicosOnline.com Magazine / Oswaldo Barajas

Una de las mayores preocupaciones con el advenimiento del Internet de las Cosas (IoT) es el impacto medioambiental que representará la adhesión de cientos de millones de aparatos y objetos como prendas de vestir a la red inalámbrica de comunicaciones dentro del concepto de interconectividad colectiva.

 

La razón estriba en el incremento del consumo de energía que requerirán para funcionar, por lo que la industria ha trabajado exhaustivamente en los últimos años para definir tecnologías que permitan desahogar la carga de estos aparatos al tendido eléctrico, y entre las soluciones han hallado que la solución más viable gira en torno a los sistemas de recolección de energía o harvesting energy.

Investigadores del Instituto de Física de Estado Sólido de la Universidad Técnica de Viena (TU Wien) desarrollaron un nuevo material que convierte el calor en electricidad de forma significativamente mejor en comparación con otros materiales termoeléctricos.

Según ha explicado el equipo de científicos dirigidos por el Dr. Ernst Bauer, los materiales termoeléctricos pueden convertir el calor en energía eléctrica. Esto se debe al llamado efecto Seebeck: Si hay una diferencia de temperatura entre los dos extremos de un material de este tipo, se puede generar un voltaje eléctrico y la corriente puede empezar a fluir.

Dr. Ernst Bauer.

 

En este sentido, la cantidad de energía eléctrica que puede ser generada a una diferencia de temperatura dada se mide por el llamado valor ZT: Cuanto más alto es el valor ZT de un material, mejores son sus propiedades termoeléctricas.

De acuerdo al comunicado de prensa emitido por la universidad europea, los mejores termoeléctricos hasta la fecha se han medido con valores ZT de alrededor de 2.5 a 2.8 unidades de medición. Pero los científicos de Viena lograron un nuevo valor ZT de 5 a 6 utilizando una fina capa de hierro, vanadio, tungsteno y aluminio aplicados a un cristal de silicio.

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El generador de TEG está representado esencialmente por una celda Peltier con dos superficies: caliente (h) y fría (c).

 

Donde S, ρ y λ son respectivamente el coeficiente de Seebeck, la resistencia eléctrica y la conductividad térmica, y T es la temperatura a la que se miden las propiedades termoeléctricas.

 

El nuevo material detallado en forma de artículo en la revista científica Nature es tan efectivo, que podría ser usado para proveer energía para sensores o incluso pequeños microprocesadores. En lugar de conectar pequeños dispositivos eléctricos a los cables, estos podrían generar su propia electricidad a partir de las diferencias de temperatura.

El coeficiente de Seebeck (a) y la resistencia eléctrica (b) dependientes de la temperatura de todo el compuesto (capa, interface y sustrato), junto con el valor de la capa delgada de Fe2V0.8W0.2Al. El factor de potencia dependiente de la temperatura (c) y la cifra aproximada de mérito (d). (Fuente: Nature).

 

"Un buen material termoeléctrico debe mostrar un fuerte efecto Seebeck, y tiene que cumplir dos importantes requisitos que son difíciles de conciliar. Por un lado, debe conducir la electricidad lo mejor posible; por otro lado, debe transportar el calor lo peor posible. Esto es un desafío porque la conductividad eléctrica y la conductividad térmica suelen estar estrechamente relacionadas", comentó el Dr. Ernst Bauer.

El trabajo de los académicos está siendo respaldado no solo por la institución universitaria, también por otras entidades de la industria que desde ahora comienzan a mirar excelentes oportunidades para las futuras aplicaciones del Internet de las Cosas, las cuales se diferenciarán principalmente por ser autosustentables en materia de consumo de energía.

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