Material convierte a carros, edificios en fuentes de electricidad

Materiales termoeléctricos pintables recientemente desarrollados que pueden convertir el calor residual industrial en electricidad

Imaginemos si el calor de un automóvil, edificio o computadora portátil pudiera convertirse en electricidad que pudiera ser reutilizada. Este es un posible escenario futuro gracias a los investigadores en Corea, que han desarrollado materiales termoeléctricos (TE) que pueden ser pintados sobre varias superficies para permitir que el calor residual industrial se convierta en electricidad.

Jae Sung Son, profesor del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), dirigió la investigación para desarrollar estos materiales líquidos TE de alto desempeño, que son conformables por la forma y geométricamente compatibles de manera que pueden ser pintadas con brocha directamente en casi cualquier superficie.

El efecto TE es la conversión directa de las diferencias de temperatura a la tensión eléctrica y viceversa. Este se usa para calefacción y refrigeración en sistemas de control de temperatura para vehículos y otras aplicaciones.

Esquema que ilustra la fabricación de dispositivos termoeléctricos pintados basados en la investigación del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan. (Fuente: UNIST)

Los generadores de TE existen, pero su potencia de salida depende de minimizar la pérdida de calor, así como las propiedades inherentes del material en el dispositivo, dijeron los investigadores. También existen materiales TE como líquidos, pero no se han utilizado mucho debido a la limitada forma plana o angular de los generadores TE, que no se prestan a disipar el calor, dijeron.

Sin embargo, una cantidad considerable de pérdida de calor es inevitable en una superficie curvada, lo que lleva al equipo a desarrollar una técnica de pintura TE de forma ingeniosa en la que pintan con brocha directamente las pinturas TE sobre la superficie de fuentes de calor para producir electricidad.

"Nuestro material termoeléctrico puede aplicarse a cualquier fuente de calor independientemente de su forma, tipo y tamaño", dijo Son. "Se ubicará como un nuevo tipo de sistema de generación de energía nuevo y renovable".

De hecho, el material desarrollado por su equipo potencialmente puede ser pintado en las superficies exteriores de edificios, techos, automóviles y dispositivos para generar electricidad que luego se puede transferir a otras aplicaciones. Son y su equipo resumieron su trabajo en un artículo en la revista Nature Communications.

En experimentos, el equipo fabricó generadores TE pintando el material de pintura TE sobre sustratos semiesféricos planos, curvos y de gran tamaño. Al hacerlo, demostraron que es el medio más eficaz de recolección de energía térmica de cualquier fuente de calor, con una alta densidad de potencia de salida de 4,0 megaWatts/cm2. Esto está a la par con la generación de energía superior de otros generadores de TE impresos, dijo Son.

Comparación de la generación de energía entre el generador TE de estructura planar convencional y el generador TE pintado sobre una fuente de calor curvada.

"Al desarrollar módulos termoeléctricos integrales a través del proceso de pintura, hemos superado las limitaciones de los módulos termoeléctricos planos y somos capaces de recoger la energía térmica de manera más eficiente", dijo. "Los sistemas de generación termoeléctrica pueden desarrollarse como quiera cualquier tipo de usuario".

El costo de los sistemas de fabricación también se puede reducir mediante el uso del material, que puede conservar los materiales y simplificar los procesos industriales, agregó Son.

Elizabeth Montalbano es una escritora independiente que ha escrito sobre tecnología y cultura por más de 15 años. Ha vivido y trabajado como periodista profesional en Phoenix, San Francisco y Nueva York. Actualmente reside en un pueblo en la costa suroeste de Portugal.

Elizabeth Montalbano
Materials & Assembly Thermoforming
Design News
05 Enero, 2017