Un equipo de investigadores españoles desarrolló un procedimiento que permite transformar pequeñas diferencias de temperatura en energía eléctrica mediante materiales termoeléctricos fabricados a temperatura ambiente.
Investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) desarrollaron un nuevo método para fabricar películas delgadas capaces de aprovechar el calor que habitualmente se pierde en procesos industriales, aparatos electrónicos y otros dispositivos para convertirlo en electricidad.
El procedimiento utiliza seleniuro de plata (Ag₂Se) y seleniuro de cobre (Cu₂Se), dos materiales con propiedades termoeléctricas que permiten generar corriente eléctrica cuando existe una diferencia de temperatura entre distintas zonas del material.
El funcionamiento se basa en el denominado efecto Seebeck, fenómeno mediante el cual una diferencia térmica puede producir una diferencia de voltaje y, como consecuencia, generar electricidad.
Una de las principales características del avance es su método de fabricación. Los científicos emplearon electrodeposición, una técnica electroquímica mediante la cual se crean películas delgadas utilizando soluciones acuosas y corriente eléctrica.
Este sistema puede realizarse a temperatura ambiente y evita la necesidad de utilizar cámaras de vacío o procesos sometidos a elevadas temperaturas, empleados habitualmente en otras tecnologías de fabricación de materiales termoeléctricos.
Los investigadores lograron además controlar la composición, estructura cristalina y microestructura de los materiales, factores fundamentales para mejorar su capacidad de convertir el calor en electricidad.
Las pruebas mostraron que el seleniuro de plata alcanzó un factor de potencia de aproximadamente 7.655 microwatts por metro-kelvin cuadrado, situándolo entre los materiales termoeléctricos tipo n con mejor rendimiento registrado a temperatura ambiente. En el caso del seleniuro de cobre, el rendimiento obtenido multiplicó por cinco los valores alcanzados anteriormente mediante electrodeposición.
El equipo también construyó un prototipo de generador termoeléctrico combinando ambos materiales. El dispositivo alcanzó una densidad máxima de potencia de 8,5 vatios por metro cuadrado cuando fue sometido a una diferencia de temperatura de 12 grados.
Otro aspecto analizado fue la estabilidad. Las muestras fueron sometidas a diferentes pruebas durante varios meses y conservaron buena parte de sus propiedades después de decenas de ciclos de variaciones térmicas.
El desarrollo podría facilitar en el futuro la fabricación de generadores termoeléctricos compactos, capaces de alimentar pequeños sensores autónomos, dispositivos vinculados al Internet de las Cosas (IoT) y equipos electrónicos portátiles.
También podría contribuir a recuperar parte de la enorme cantidad de energía que actualmente se desperdicia en forma de calor en instalaciones industriales, sistemas electrónicos y distintos procesos tecnológicos.
Los investigadores advierten, sin embargo, que todavía será necesario perfeccionar la arquitectura de los dispositivos y estudiar con mayor profundidad su comportamiento térmico antes de avanzar hacia aplicaciones comerciales a gran escala.
Pie de foto: Dispositivos termoeléctricos pueden aprovechar diferencias de temperatura para recuperar parte del calor residual y transformarlo directamente en energía eléctrica.
