Moscú.-
Investigadores rusos desarrollaron un método económico y rápido para fabricar el material que se usa en los generadores termoeléctricos de alta eficiencia para equipos espaciales.
Este material, estudiado en el Centro de Eficiencia Energética de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Rusia MISIS (NUST MISIS), es capaz de transformar la energía térmica de manera directa en eléctrica, según un artículo publicado en “Journal of Materials Chemistry A”.
La posibilidad de transformar la energía térmica en eléctrica fue descubierta en 1821 por el físico alemán Thomas Seebeck.
Sin embargo, las tecnologías que permiten emplear el efecto de Seebeck a escala industrial aún están muy lejos de la perfección.
Aun así, los materiales termoeléctricos se emplean con amplitud en la industria energética y las instalaciones de refrigeración que funcionan con el calor por desintegración radiactiva.
Los generadores termoeléctricos están instalados en naves espaciales tan conocidas como Cassini y New Horizons.
El mismo principio está usado en el generador eléctrico del astromóvil de exploración marciana Curiosity.
También hay ejemplos más “terrestres”: se están diseñando generadores termoeléctricos capaces de incrementar la eficiencia de diferentes tipos de centrales eléctricas y para obtener la electricidad del calor emitido por los elementos del sistema de escape de un vehículo.
Los materiales termoeléctricos desarrollados en NUST MISIS combinan en su composición dos tipos de átomos: los que están fijados de forma rígida en los nudos de la red cristalina y garantizan una alta conductividad eléctrica, y los que oscilan libremente, disminuyendo de modo notable la conductividad térmica, ya que los átomos de enlace débil con la estructura cristalina diseminan el calor.
Esta combinación fue conseguida creando compuestos intermetálicos cuya estructura cristalina contenga vacíos. Al llenarlos con los átomos-huéspedes sin alterar la estructura como tal, los científicos obtienen la combinación de propiedades buscada.
“Conseguimos solucionar el problema usando el indio para llenar los vacíos de la red y experimentando con la composición inicial de los metales que permitió sintetizar el compuesto termoeléctrico necesario en el reactor abierto”, explicó uno de los miembros del grupo de investigación, Andréi Voronin.
“Gracias a esta tecnología pudimos llevar a cabo la síntesis en el reactor abierto en dos minutos, con el posterior recocido de la muestra resultante durante cinco horas”, añadió.
La composición del material usado y las características de la síntesis contribuyeron a acelerar el proceso de fabricación de tales materiales varias decenas de veces, lo cual afecta, sin duda, su coste.
Los valores de eficiencia termoeléctrica conseguidos, ZT=1.5, batieron los récords para los escuteruditas (un mineral de los sulfuros), con un tipo de mineral huésped.
Los autores del nuevo estudio afirmaron que las tecnologías de fabricación de los materiales termoeléctricos propuestas anteriormente eran mucho más costosas y lentas.
