Crean material que convierte el calor en energía eléctrica

Antimio Cruz | Academia

La Asociación Americana para el Avance de la Ciencia, de Estados Unidos, anunció ayer que se consiguió un gran salto tecnológico para convertir el calor en electricidad, gracias a la síntesis de un nuevo material desarrollado en el estado de Illinois por la Universidad Northwestern.

Los científicos de esa casa de estudios unieron en una misma estructura moléculas de telurio, plomo y nanopartículas de sal de roca, con lo cual obtuvieron un sólido que tiene un alto coeficiente termoeléctrico, es decir, que puede transformar la energía térmica en energía eléctrica.

Las primeras estimaciones afirman que el nuevo material puede convertir en electricidad hasta 14% del calor que emana de motores y otros dispositivos industriales.

Esta nueva estructura molecular puede ser usada para construir fajas o cubiertas para los escapes de los automóviles o en los grandes hornos industriales y obtener de ellos una parte de su electricidad, según el reporte difundido por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS por sus siglas en inglés) y por la revista científica Nature Chemistry.

“Este material puede extraer electricidad de equipos que desprenden calor, como los tubos de escape de los vehículos, equipos y procesos industriales y también de la radiación solar, de manera más eficiente que lo que los científicos habían obtenido en el pasado”, indica el texto con las conclusiones del estudio de la Universidad Northwestern, realizado en la localidad de Evanston, Illinois.

En el diseño y síntesis de este nuevo material participaron especialistas en tres áreas de la ciencia: Química, Física e Ingeniería de Materiales.

MATERIAL. Si comparamos la construcción del nuevo material con un platillo de cocina se puede decir que el reciente invento requiere de tres ingredientes principales: la base o la mayor parte del platillo está hecha de una combinación de plomo y telurio, cuyas moléculas están unidas a nivel microscópico, por eso se les llama moléculas binarias de plomo-telurio o telurio de plomo.

A esa base se añaden, como si fueran granos de sal o azúcar, millones de cristales de sal de piedra pero de tamaño nanoscópico (un nanómetro es un milímetro dividido un millón de veces).

“Se ha sabido, desde hace 100 años, que algunos materiales semiconductores tienen la propiedad de poder generar electricidad. Para aprovechar esa propiedad y convertirla en un proceso eficiente necesitábamos identificar el material adecuado y parece que con este nuevo trabajo hemos dado en el blanco, identificando un material altamente eficiente”, indicó Mercouri Kanatzidis, especialista en química y uno de los líderes del equipo de inventores.

El equipo de Kanatzidis fue el responsable de aplicar y dispersar los cristales de sal de roca en el nuevo material. Anteriormente ya existían intentos para incluir granos de diferentes materiales a la unión de telurio y plomo, con la intención de mejorar la conversión de calor en electricidad. Sin embargo, los resultados habían sido poco satisfactorios porque el material sí generaba electricidad pero muy poca, debido a que los electrones aprovechables se movían de manera muy diseminada.

Con el nuevo trabajo a escalas más pequeñas, nanoscópicas, se logró construir dentro del material una estructura más ordenada que hace posible la concentración de los electrones libres, elevando su eficiencia y su aprovechamiento como fuente de electricidad.

“Podemos poner este material en dispositivos baratos con unos cuantos cables y encender focos. El dispositivo incluso podría volver a tomar cualquier emisión de calor del foco encendido y volver a transformarla en electricidad el 10 ó 15 % de ese segundo calor desprendido”, explicó en la presentación del desarrollo otro de los autores del avance, Vinayak Dravid, experto en ciencias de materiales de la Universidad de Northwestern