Una vista de un microscopio electrónico muestra el "papel bucky" de nanotubos de carbono de múltiples paredes utilizado en las nuevas termocélulas.
(PhysOrg.com) - Un estudio publicado en la revista de la American Chemical Society Nano letras revela que las termocélulas basadas en electrodos de nanotubos de carbono podrían eventualmente usarse para generar energía eléctrica a partir del calor desechado por las plantas químicas, automóviles y granjas de células solares. Dr. Ray Baughman, director del Instituto Alan G. MacDiarmid NanoTech, colaboró con un equipo internacional de investigadores en los hallazgos.
La recolección eficiente de la energía térmica que actualmente se desperdicia en plantas industriales o a lo largo de tuberías podría crear fuentes locales de energía limpia que, a su vez, podrían usarse para reducir costos y reducir la huella energética de una organización.
Las nuevas termocélulas utilizan electrodos de nanotubos que triplican la eficiencia de conversión de energía en comparación con los electrodos convencionales.
Una de las termocélulas demostradas se parece a las pilas de botón que se utilizan en los relojes, calculadoras y otros dispositivos electrónicos pequeños. Una diferencia clave, sin embargo, es que estas nuevas termocélulas pueden generar electricidad de forma continua, en lugar de agotarse como una batería. La investigación encontró otras termocélulas, así como, incluidos los llenos de electrolitos, láminas de nanotubos separados por textiles que se pueden envolver alrededor de tuberías que transportan corrientes de desechos calientes de plantas de fabricación o de energía eléctrica. La diferencia de temperatura entre la tubería y su entorno produce una diferencia de potencial electroquímico entre las láminas de nanotubos de carbono, que utilizan las termocélulas para generar electricidad.
Dr. Ray Baughman, la Cátedra Robert A. Welch de Química y directora del Instituto Alan G. MacDiarmid NanoTech, colaboró con un equipo internacional de investigadores de los EE. UU., Australia, Porcelana, India y Filipinas.
“Hace mucho que somos el Estado Energético, porque Texas tiene petróleo y gas en el suelo y los tejanos han inventado tecnologías clave para llevarlos a la superficie, —Dijo Baughman. "Pero, Ser el Estado Energético en el futuro debe incluir cada vez más el descubrimiento de nuevos medios para extraer todas las formas de energía. La recolección de energía térmica residual es solo una dirección que nuestro Instituto NanoTech ha tomado con nuestro equipo internacional para ayudar a proporcionar un futuro habilitado con energía para Texas y el mundo ".
Una termocélula se envuelve alrededor de una tubería de acero inoxidable para generar energía eléctrica.
El equipo de investigación estima que los nanotubos de carbono de paredes múltiples en termocélulas grandes podrían eventualmente producir energía a un costo de alrededor de $ 2.76 por vatio a partir de energía residual disponible gratuitamente. en comparación con un costo de $ 4,31 por vatio para las células solares, que solo se puede usar cuando brilla el sol. A menor escala, Las termocélulas del tamaño de una celda de botón podrían usarse para alimentar sensores o circuitos electrónicos.
Las nuevas termocélulas aprovechan la excepcional electrónica, mecánico, Propiedades térmicas y químicas de los nanotubos de carbono. El área de superficie gigante de los nanotubos y la estructura electrónica única que ofrecen su pequeño diámetro y su estructura casi unidimensional ofrecen altas densidades de corriente. que mejoran la producción de energía eléctrica y la eficiencia de la recolección de energía.
“Colaboración internacional con compañeros de equipo de cuatro universidades de Estados Unidos, Australia e India permitieron nuestro avance inicial, —Dijo Baughman. “Los investigadores del Instituto de Investigación de Polímeros Inteligentes del Dr. Gordon Wallace en Wollongong Australia han trabajado durante mucho tiempo codo a codo con nosotros para resolver problemas tecnológicos clave. El laboratorio de transporte y sistemas de nanoingeniería del Dr. Baratunde Cola en el Instituto de Tecnología de Georgia, proporcionó un eslabón perdido clave. Trabajaremos juntos en el futuro para aprovechar todo el potencial comercial de nuestra tecnología, lo que requiere más avances. Estoy especialmente orgullosa de que Stephanie Stoughton se haya ganado su lugar como coautora mientras era estudiante de secundaria en Texas en nuestro programa NanoExplorers ".
Los esquemas muestran el ensamblaje de la termocélula delgada envuelta alrededor de un tubo que lleva frío, líquido que fluye.
Stoughton, un ex explorador Nano de George A. Jeffrey, es un estudiante de segundo año que estudia ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Cornell.
"Mi contribución estuvo cerca del comienzo del proyecto, ”Dijo Stoughton. "Hice algunas de las primeras pruebas y ayudé a crear el papel bucky utilizado en los electrodos de nanotubos".
Stoughton acredita su experiencia en el NanoTech Institute por ofrecerle acceso a la investigación práctica desde la escuela secundaria.
“UT Dallas y el NanoTech Institute han brindado una y otra vez a los estudiantes oportunidades únicas para participar en investigaciones de vanguardia y trabajar con científicos de primer nivel, ”Dijo Stoughton. "Es probable que mi generación se enfrente a problemas energéticos profundos, y me enorgullece ser parte del logro de soluciones sostenibles ahora y no en el futuro. cuando es probable que los problemas energéticos sean aún más problemáticos ".
