Impresión de estaño selenuro para convertir el calor residual en energía eléctrica. Crédito:ESPECÍFICO - Universidad de Swansea
Un nuevo dispositivo termoeléctrico impreso en 3-D, que convierte el calor en energía eléctrica con un factor de eficiencia 50% más alto que el mejor anterior para materiales impresos, y es barato de producir a granel, ha sido fabricado por investigadores del SPECIFIC Innovation and Knowledge Center de la Universidad de Swansea.
Alrededor de una sexta parte de toda la energía utilizada por la industria en el Reino Unido actualmente termina como calor residual, emitido a la atmósfera. Aprovechar esto para generar electricidad podría ser un gran paso adelante para ayudar a la industria a recortar sus facturas de energía y reducir su huella de carbono.
Los materiales termoeléctricos convierten las diferencias de temperatura en energía eléctrica, o viceversa. Se utilizan en frigoríficos, plantas de energía e incluso algunos relojes inteligentes que funcionan con calor corporal.
Investigaciones anteriores han demostrado que un material llamado seleniuro de estaño (SnSe), un compuesto formado por estaño (Sn) y selenio (Se), tiene un alto potencial como material termoeléctrico. El problema es que los métodos utilizados para fabricarlo requieren mucha energía y, por lo tanto, son costosos.
Aquí es donde entra en juego el trabajo de los investigadores de Swansea. La técnica que han desarrollado es potencialmente de muy bajo costo para la industria porque permite que los generadores termoeléctricos de SnSe se produzcan rápida y fácilmente en grandes cantidades.
El equipo formuló seleniuro de estaño en un tipo de tinta que pudieron imprimir para probar sus propiedades. El siguiente paso fue desarrollar un tipo de técnica de impresión 3-D para producir un pequeño generador termoeléctrico hecho de tinta.
Los experimentos del equipo mostraron que el material dio puntajes récord de eficiencia en el desempeño, que se mide por la "Figura de Mérito" (ZT).
El avance podría ser de particular beneficio para las industrias donde las altas temperaturas están involucradas en el proceso de fabricación. Un ejemplo es la fabricación de acero, que genera grandes cantidades de calor y requiere una inmensa energía eléctrica. Por lo tanto, reciclar el calor en energía tiene el potencial de impulsar significativamente la eficiencia energética. Tata Steel debe apoyar un Ph.D. investigador del equipo para explorar la aplicación industrial de la tecnología.
El equipo de investigación es de SPECIFIC Innovation and Knowledge Center, un proyecto dirigido por la Universidad de Swansea que desarrolla tecnologías para reducir las emisiones de carbono y demuestra cómo se pueden aplicar a los edificios y la industria.
Dr. Matt Carnie de la Universidad de Swansea, quien fue investigador principal de este trabajo, dijo:
Nueva técnica impresa en 3D para termoeléctricas desarrollada por el equipo de investigación de SPECIFIC. Crédito:ESPECÍFICO - Universidad de Swansea
"Convertir el calor residual en energía eléctrica puede aumentar significativamente la eficiencia energética, recortando facturas y reduciendo las emisiones de carbono. Nuestros hallazgos muestran que los materiales termoeléctricos impresos que utilizan seleniuro de estaño son una forma muy prometedora de avanzar.
El dispositivo que desarrollamos es el material termoeléctrico impreso de mejor rendimiento registrado hasta la fecha. con el factor de eficiencia mejorado en más del 50% en comparación con el récord anterior. También es barato producirlo a granel en comparación con los métodos de fabricación establecidos.
Se necesita más trabajo, pero ya nuestro trabajo demuestra que esta técnica, combinando eficiencia y economía, podría resultar muy atractivo para las industrias intensivas en energía ".
El documento es "Generadores termoeléctricos SnSe impresos en 3D con alta figura de mérito", publicado en Materiales energéticos avanzados .
