Un equipo de investigadores afiliado a múltiples instituciones en India y uno en China ha encontrado una manera de mejorar el desempeño de cierto material termoeléctrico sustituyendo parcialmente átomos selectivos con ciertos cationes. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe su proceso y qué tan bien funcionó su material cuando se probó. Yu Liu y Maria Ibáñez, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, han publicado un artículo de Perspectivas en el mismo número de la revista que describe el trabajo previo involucrado en el intento de mejorar el rendimiento de los materiales termoeléctricos y describe el trabajo realizado por el equipo en este nuevo esfuerzo.

Los materiales termoeléctricos se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, En su mayoría, implican enfriamiento y calefacción en sistemas de refrigeración y generación de energía; la mayor parte del trabajo actual implica buscar materiales que se puedan utilizar para generar electricidad a partir del calor residual durante los procesos de fabricación. Son, como su nombre lo indica, materiales que tienen propiedades que permiten producir electricidad bajo la influencia del calor. Los investigadores han identificado tres características principales al buscar un buen material candidato:buena conductividad eléctrica, baja conductividad térmica y alto coeficiente de Seebeck.

El desafío para los químicos que buscan encontrar, hacer o cambiar otro material para mejorar su rendimiento termoeléctrico es que estas tres características principales pueden entrar en conflicto entre sí; mejorar una puede afectar negativamente a la otra. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han encontrado una manera de eludir tales preocupaciones por un material específico:telururo de plata y antimonio (AgSbTe ₂ ). Su enfoque implicó la sustitución parcial de los átomos de antimonio con el catión cadmio. Hacerlo llevó a la formación de un par de fases ordenadas diferentes en los dominios a nanoescala, lo que condujo a mejoras en las propiedades eléctricas y disminuyó la conductividad térmica. El resultado neto fue una mejora en el rendimiento sin crear otros problemas que pudieran impedir que el material se utilice en una aplicación comercial.

Las pruebas del material dopado mostraron que podía ofrecer una eficiencia del dispositivo de 1,5 a temperatura ambiente. 2.6 a 573K, y un promedio general de 1.8, que señalan Liu e Ibáñez, son algunas de las mejoras de eficiencia más altas para dichos materiales hasta la fecha.

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