Recolectar energía del calor residual ambiental, como el que se pierde del cuerpo humano, es una perspectiva atractiva para alimentar pequeños dispositivos electrónicos de manera sostenible. Una termocélula es un tipo de dispositivo de recolección de energía que convierte el calor ambiental en electricidad a través del efecto de carga térmica.

Aunque las termocélulas son económicas y eficientes, Hasta ahora, solo se han alcanzado voltajes de salida bajos, solo decenas de milivoltios (mV), y estos voltajes también dependen de la temperatura.

Estos inconvenientes deben abordarse para que las termocélulas alimenten de manera confiable la electrónica y contribuyan al desarrollo de una sociedad sostenible.

Un equipo de investigación dirigido por la Universidad de Tsukuba mejoró recientemente el rendimiento de recolección de energía de las termocélulas, acercando esta tecnología un paso más a la comercialización. Sus hallazgos se publican en Informes científicos ("Termocelda de captación de energía con uso de transición de fase").

El equipo desarrolló una termocélula que contenía un material que exhibía una transición de fase inducida por la temperatura de su estructura cristalina. Justo por encima de la temperatura ambiente, los átomos de este material sólido se reorganizaron para formar una estructura cristalina diferente. Esta transición de fase resultó en un aumento en el voltaje de salida de cero a alrededor de 120 mV, lo que representa una mejora considerable del rendimiento con respecto a las termocélulas existentes.

"La transición de fase inducida por la temperatura de nuestro material hizo que aumentara su volumen, "explica el profesor Yutaka Moritomo, autor principal del estudio. "Esto a su vez elevó el voltaje de salida de la termocélula".

Los investigadores pudieron ajustar con precisión la temperatura de transición de fase de su material para que estuviera justo por encima de la temperatura ambiente. Cuando una termocélula que contiene este material se calentó por encima de esta temperatura, se indujo la transición de fase del material, lo que llevó a un aumento sustancial del voltaje de salida desde cero a baja temperatura hasta alrededor de 120 mV a 50 ° C.

Además de abordar el problema del bajo voltaje de salida, la termocélula que contiene el material de transición de fase también superó el problema de un voltaje de salida dependiente de la temperatura. Debido a que el aumento del voltaje de salida de la termocélula inducido por la transición de fase térmica fue mucho mayor que las fluctuaciones dependientes de la temperatura del voltaje de salida, estas fluctuaciones podrían ignorarse.

"Nuestros resultados sugieren que el rendimiento de la termocélula puede mejorarse considerablemente si se incluye un material que presente una transición de fase a una temperatura adecuada, ", dice el profesor Moritomo." Este concepto es una forma atractiva de realizar dispositivos de recolección de energía más eficientes ".

El diseño del equipo de investigación que combina la tecnología de termocélulas con un material de transición de fase apropiadamente emparejado conduce a una mayor capacidad para recolectar el calor residual en la electrónica de potencia. que es un proceso ambientalmente sostenible. Este diseño tiene potencial para proporcionar fuentes de alimentación independientes para electrónica avanzada.