¿Cuáles son los diferentes tipos de materiales termoeléctricos?
El proceso termoeléctrico es la conversión directa del calor en electricidad y de nuevo en el calentamiento o enfriamiento de un objeto. Los materiales termoeléctricos se pueden usar para medir los 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 demasiado ineficientes para ser útiles, pero los ingenieros automotrices intentan usarlos para obtener energía térmica desperdiciada de un vehículo y convertirlo en electricidad utilizable. Los investigadores intentan aumentar la eficiencia de los materiales termoeléctricos para hacerlos más económicos para que puedan usarse para crear refrigeradores, aires acondicionadores y otros dispositivos de bajo costo y más eficientes que requieren enfriamiento.
Los procesos termoeléctricos ocurren debido al efecto más lento, que es el enfriamiento y calentamiento de uniones opuestas en circuitos eléctricos que contienen semiconductores diferentes. Se pueden usar materiales termoeléctricos para crear enfriamiento devicios o para proporcionar refrigeración. Uno de los materiales termoeléctricos comunes utilizados hoy en día es el telururo de bismuto, un compuesto costoso que puede costar hasta $ 1,000 dólares estadounidenses (USD)/lb ($ 2,000 USD/kg). Cuando se prepara adecuadamente, este material termoeléctrico produce cambios de temperatura confiables 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 de calefacción, enfriamiento y refrigeración convencionales y sin clorofluorocarbones (CFC) ambientalmente dañinos.
Durante varios años, la Administración Nacional de Aeronáutica y Espacio (NASA) ha aprovechado el poder de los materiales termoeléctricos para alimentar las sondas del espacio en los más profundos alcances del espacio, tan lejos del sol que los paneles solares son inútiles. El proceso implica la incrustación de material nuclear en un generador térmico de radioisótopos, en el que la descomposición 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 los motores de los automóviles, el calor que se puede convertir en electricidad para alimentar el automóvil.
La investigación y el desarrollo en materiales termoeléctricos están siendo realizadas por el Centro de Investigación de Frontier de Energía del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT). Allí, los investigadores y los científicos han realizado algunos descubrimientos bastante significativos, como el acoplamiento del trastorno térmico y las estructuras electrónicas a temperatura finita. Los desafíos actuales en este campo son identificar o sintetizar nuevos, aún no descubiertos, materiales con capacidades termoeléctricas más eficientes. Los avances en este campo pueden permitir el desarrollo de materiales que generan electricidad a partir del calor de los residuos, proporcionando una solución de energía global sostenible.