¿Cuáles son los diferentes tipos de materiales termoeléctricos?
El proceso termoeléctrico es la conversión directa de calor en electricidad y viceversa en el calentamiento o enfriamiento de un objeto. Los materiales termoeléctricos pueden usarse para medir cambios de temperatura, cambiar la temperatura real de un objeto y generar una carga eléctrica, que puede usarse para generar energía. En 2011, los materiales termoeléctricos eran demasiado ineficientes para ser útiles, pero los ingenieros automotrices están intentando usarlos para recoger la energía térmica desperdiciada de un vehículo y convertirla en electricidad utilizable. Los investigadores están tratando de aumentar la eficiencia de los materiales termoeléctricos para que sean más económicos y puedan usarse para crear refrigeradores, aires acondicionados y otros dispositivos más eficientes y de bajo costo que requieren enfriamiento.
Los procesos termoeléctricos ocurren debido al efecto Peltier, que es el enfriamiento y el calentamiento de uniones opuestas en circuitos eléctricos que contienen semiconductores diferentes. Los materiales termoeléctricos se pueden usar para crear dispositivos de enfriamiento o para proporcionar refrigeración. Uno de los materiales termoeléctricos comunes que se usan hoy en día es el telururo de bismuto, un compuesto costoso que puede costar hasta $ 1,000 dólares estadounidenses (USD) / lb ($ 2,000 dólares / kg). Cuando se prepara adecuadamente, este material termoeléctrico produce cambios de temperatura confiables en cualquier lugar entre 14 y 266 grados F (-10 a 130 grados C). Los sistemas termoeléctricos funcionan de manera confiable y precisa sin el ruido de los sistemas convencionales de calefacción, refrigeración y refrigeración y sin clorofluorocarbonos (CFC) perjudiciales para el medio ambiente.
Durante varios años, la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA) ha aprovechado el poder de los materiales termoeléctricos para alimentar las sondas espaciales en los confines del espacio, tan lejos del sol que los paneles solares son inútiles. El proceso consiste en incrustar material nuclear en un generador térmico de radioisótopos, en el que la desintegración radiológica produce energía térmica que luego se convierte en electricidad para alimentar la sonda. Este es el mismo proceso que los ingenieros automotrices están tratando de aprovechar el calor de escape de los motores de los automóviles, calor que se puede convertir en electricidad para alimentar el automóvil.
La investigación y el desarrollo de materiales termoeléctricos está siendo realizada por el Energy Frontier Research Center en el Massachusetts Institute of Technology (MIT). Allí, investigadores y científicos han realizado algunos descubrimientos bastante significativos, como el acoplamiento del desorden térmico y las estructuras electrónicas a una temperatura finita. Los desafíos actuales en este campo son identificar o sintetizar materiales nuevos, aún no descubiertos, con capacidades termoeléctricas más eficientes. Los avances en este campo pueden permitir el desarrollo de materiales que generen electricidad a partir del calor residual, proporcionando una solución energética global sostenible.