Los materiales termoeléctricos pueden convertir el calor residual directamente en electricidad. Tommi Tynell, M.Sc., quien es candidato a doctorado en la Escuela de Tecnología Química de la Universidad de Aalto, ha desarrollado materiales termoeléctricos híbridos que combinan propiedades útiles de diferentes tipos de materiales.
Descubrió que al agregar capas orgánicas entre capas de zinc es posible mejorar el rendimiento de los materiales termoeléctricos. También se cree que las capas orgánicas tienen un efecto importante en la reducción de la conductividad térmica, lo cual sería muy útil en materiales termoeléctricos.
"Desarrollar materiales termoeléctricos más eficientes es un gran desafío, porque las propiedades físicas que afectan el desempeño de los materiales no son independientes entre sí. La optimización de un material es muy difícil, porque a medida que mejora una función, otras propiedades pueden deteriorarse al mismo tiempo, "dice Tynell.
El mayor obstáculo para la amplia utilización de generadores termoeléctricos es la baja eficiencia de los materiales termoeléctricos actualmente conocidos. Además, los mejores compuestos existentes no resisten las altas temperaturas requeridas y, a menudo, contienen elementos raros y nocivos.
Materiales ecológicos
En su investigación doctoral, Tynell agregó capa sobre capa de estructuras a nanoescala, examinar su formación utilizando dispositivos de rayos X e infrarrojos. En la investigación, se utilizaron películas delgadas de óxido de zinc, porque el óxido de zinc es uno de los materiales de óxido termoeléctrico más prometedores. Los materiales de óxido son respetuosos con el medio ambiente y, a su vez, su disponibilidad no es un problema. Se cree que jugarán un papel importante en el futuro desarrollo de tecnologías de energía sostenible.
Tynell combinó la deposición de la capa atómica y la deposición de la capa molecular y así logró fabricar una superrejilla híbrida compuesta de compuestos orgánicos e inorgánicos. La deposición de la capa atómica es un proceso de nanofabricación controlado con extrema precisión. El proceso se utilizó para producir nanoestructuras en capas de cien nanómetros de espesor, con capas orgánicas extremadamente delgadas que se alternan con capas inorgánicas más gruesas. Se utilizaron tres materiales de origen diferentes para la sustancia orgánica:hidroquinona, 4-aminofenol y 4, 4'-oxidianilina. Se descubrió que todas las moléculas orgánicas probadas influyen en las propiedades termoeléctricas de la fina película de óxido de zinc.
"Aunque las estructuras de los materiales de partida eran bastante similares, el tamaño del efecto fue bastante variable según el material de origen. La hidroquinona fue la más aplicable de las tres, porque formó las estructuras deseadas con mayor facilidad ".
Investigación única
Tommi Tynell hizo su tesis doctoral en el grupo de investigación de la profesora de la Academia Maarit Karppinen. Karppinen y su equipo han estudiado materiales termoeléctricos durante una docena de años. La investigación del grupo es única en el sentido de que es raro utilizar materiales híbridos en la investigación termoeléctrica. Actualmente, solo unos pocos grupos de investigación en el mundo se centran en investigar las propiedades de los materiales híbridos. Al utilizar la recolección de energía termoeléctrica será posible reducir nuestra dependencia de las fuentes de energía tradicionales. El calor residual sin explotar está disponible en todas partes. Por ejemplo, se produce en procesos industriales y domésticos, y los escapes de los automóviles también producen calor inútil. La investigación de Tommi Tynell es un paso para poder aprovechar el calor que actualmente está desapareciendo en el aire.
