Se aplica pintura termoeléctrica a una semiesfera de alúmina. La pintura proporciona un contacto más estrecho con la superficie emisora de calor que los dispositivos termoeléctricos planos convencionales. Crédito:Park et al. © 2016 Nature Communications
(Phys.org) —La pintura en estos días se está volviendo mucho más de lo que solía ser. Ya los investigadores han desarrollado pintura fotovoltaica, que se puede utilizar para hacer "células solares pintadas" que capturan la energía del sol y la convierten en electricidad. Ahora en un nuevo estudio, los investigadores han creado pintura termoeléctrica, que captura el calor residual de las superficies pintadas en caliente y lo convierte en energía eléctrica.
"Espero que la técnica de pintura termoeléctrica se pueda aplicar a la recuperación de calor residual de superficies de fuentes de calor a gran escala, como edificios, carros, y buques, "Jae Sung Son, coautor del estudio e investigador del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan (UNIST), dicho Phys.org .
"Por ejemplo, la temperatura del techo y las paredes de un edificio aumenta a más de 50 ° C en el verano, ", dijo." Si aplicamos pintura termoeléctrica en las paredes, podemos convertir enormes cantidades de calor residual en energía eléctrica ".
La pintura termoeléctrica se ve muy diferente a los materiales termoeléctricos convencionales, que normalmente se fabrican como planos, virutas rígidas. Luego, estos dispositivos se conectan a objetos de forma irregular que emiten calor residual, como motores, plantas de energía, y refrigeradores. Sin embargo, el contacto incompleto entre estas superficies curvas y los generadores termoeléctricos planos resulta en una inevitable pérdida de calor, disminuyendo la eficiencia general.
En el nuevo estudio publicado en Comunicaciones de la naturaleza , Parque Sung Hoon et al ., de UNIST, el Instituto de Ciencia y Tecnología de Corea (KIST), y el Instituto de Investigación de Electrotecnología de Corea, Han abordado este problema del contacto incompleto demostrando que la pintura termoeléctrica se adhiere fácilmente a la superficie de prácticamente cualquier forma.
La pintura termoeléctrica contiene las partículas termoeléctricas de telururo de bismuto (Bi 2 Te 3 ), que se utilizan comúnmente en dispositivos termoeléctricos convencionales. Los investigadores también agregaron ayudas de sinterización molecular que, al calentar, hacer que las partículas termoeléctricas se fusionen, aumentando la densidad de estas partículas en la pintura junto con su eficiencia de conversión de energía (los valores de ZT son hasta 0,67 para partículas de tipo ny 1,21 para partículas de tipo p).
Los esquemas ilustran la fabricación de dispositivos termoeléctricos pintados. Crédito:UNIST
Los investigadores demostraron que la pintura termoeléctrica se puede pintar sobre una variedad de superficies curvas que emiten calor. Después de sinterizar durante 10 minutos a 450 ° C, las capas pintadas forman una película uniforme de aproximadamente 50 micrómetros de espesor.
Las pruebas mostraron que los dispositivos pintados con pintura termoeléctrica exhiben una alta densidad de potencia de salida (4 mW / cm 2 para dispositivos de tipo en plano y 26,3 mW / cm 2 para dispositivos de tipo pasante). Estos valores son competitivos con los materiales termoeléctricos convencionales y mejores que todos los dispositivos termoeléctricos basados en tintas y pastas.
Además de las aplicaciones termoeléctricas tradicionales, los investigadores esperan que la pintura termoeléctrica tenga el potencial de usarse como recolectores de energía termoeléctrica portátiles. La tecnología desarrollada aquí también podría usarse en electrónica impresa en 3D y arte electrónico pintado. Los investigadores planean seguir adelante con estas aplicaciones en el futuro.
"Estamos planeando desarrollar productos procesables a temperatura ambiente, insensible al aire, y procesos de pintura termoeléctricos escalables y de pintura para aplicaciones prácticas, "Dijo el hijo.
