Convirtiendo el calor en electricidad usando polímeros

Los generadores termoeléctricos podrían aprovechar el calor 

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Durante décadas, la termoelectricidad - la generación de electricidad directamente del calor - se ha limitado a los sistemas que requieren complejos procesos de fabricación con aleaciones de metales caros como el teluro de bismuto (Bi2Te3), que pueden tener toxicidad y otras implicaciones ambientales.

Sin embargo, los acontecimientos recientes sugieren que los semiconductores orgánicos podrían ofrecer alternativas rentables que se pueden hacer directamente de una solución líquida. Esto podría abrir nuevas posibilidades, incluido el aprovechamiento de energía térmica en grandes áreas.

Los investigadores suecos informan en la revista Nature Materials que han mejorado la eficiencia termoeléctrica de un polímero conductivo orgánico mediante el control de nivel de oxidación del material - su configuración electrónica, aumentando la perspectiva de desarrollar dispositivos termoeléctricos orgánicos baratos, flexibles y ligeros para convertir los desechos y el calor natural en electricidad.

Un obstáculo importante hasta ahora ha sido la creación de un polímero termoeléctrico que funcione tan bien como los materiales inorgánicos convencionales . Ahora, Xavier Crispín y sus colegas de la Universidad de Linköping han tenido cierto éxito en la optimización de la eficiencia del polímero conductivo orgánico poli (3,4-ethylenedioxythiophene) un complejo con tosilato (PEDOT-Tos), y usarlo para hacer un generador termoeléctrico rudimentario (TEG ).

Aunque la eficiencia termoeléctrica del material sigue siendo cuatro veces menor que la de Bi2Te3 comercial a temperatura ambiente, el equipo dice que el rendimiento que obtienen se acerca al requerido para dispositivos eficientes.

"Es la primera vez que un plástico o un material orgánico, en particular un polímero conductor, puede ser considerado como un [viable] material termoeléctrico", dijo Crispin. "Este primer polímero aún no se ha optimizado completamente y sus propiedades termoeléctricas son más bien modestas."

Sin embargo, añade que este ofrece la esperanza de que los materiales poliméricos conductivos se pueden mejorar para igualar a los materiales inorgánicos.

Para optimizar las propiedades térmicas del polímero, el equipo ha controlado su nivel de oxidación mediante su exposición a un vapor de moléculas de tetrakis (dimetilamino) etileno (TDAE). Esto altera la estructura electrónica del polímero, neutralizando sus moléculas de cadena larga cargadas positivamente.

Crispin señaló que la posibilidad de procesar un material termoeléctrico directamente de la solución podría facilitar métodos de bajo costo de fabricación, tales como la impresión para crear generadores termoeléctricos de amplia superficie .

"La flexibilidad del polímero también sugiere nuevas aplicaciones como la integración de TEGs en el sector textil". Ser capaz de dar forma al intercambiador de calor significa que puede tener la mejor funcionalidad posible para una aplicación dada.

Barry Copping, PRW - 9 Mayo 2011