Los físicos de la Universidad de Houston han descubierto un nuevo material termoeléctrico que ofrece un alto rendimiento a temperaturas que van desde la temperatura ambiente hasta los 300 grados Celsius. o alrededor de 573 grados Fahrenheit.

"Este nuevo material es mejor que el material tradicional, Telururo de bismuto, y se puede utilizar para convertir el calor residual en electricidad de manera mucho más eficiente, "dijo Zhifeng Ren, M.D. Anderson, profesor de física en la UH y autor principal de un artículo que describe el descubrimiento, publicado en línea por Nano energía .

Ren, quien también es investigador principal en el Centro de Superconductividad de Texas en UH, dijo que el trabajo podría ser importante para la investigación y comercialización de energía limpia a temperaturas de alrededor de 300 grados centígrados.

El telururo de bismuto ha sido el material termoeléctrico estándar desde la década de 1950 y se utiliza principalmente para enfriar, aunque también se puede utilizar a temperaturas de hasta 250 C, o 482 F, para la generación de energía, con eficiencia limitada.

Por este descubrimiento, Ren y otros miembros de su laboratorio usaron una combinación de magnesio, plata y antimonio para generar electricidad a partir del calor utilizando el principio termoeléctrico. Agregaron una pequeña cantidad de níquel, después de lo cual Ren dijo que el compuesto funcionó aún mejor.

El trabajo se realizó en colaboración con investigadores del Departamento de Química de la UH y el Instituto de Tecnología de Massachusetts. Huaizhou Zhao y Jiehe Sui, un miembro del laboratorio de Ren cuyo instituto local es el Instituto de Tecnología de Harbin en China, fueron contribuyentes principales; Zhao es ahora un científico investigador en el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China.

El material funciona bien hasta 300 C, Ren dijo; se está trabajando para mejorar su eficiencia.

El potencial para capturar calor - de plantas de energía, chimeneas industriales e incluso tubos de escape de vehículos, y convertirlo en electricidad es enorme, permitiendo que el calor que se desperdicia actualmente se utilice para generar energía. Ren dijo que las temperaturas pueden oscilar entre 200 C y 1, 000 C, y hasta ahora no ha habido un material termoeléctrico capaz de funcionar una vez que las condiciones superan los niveles más bajos de calor. Gran parte de la demanda oscila entre 250 C y 300 C, él dijo.

Ren ha trabajado durante mucho tiempo en termoeléctrica, entre otros campos científicos. Su grupo de investigación publicó un artículo en la revista Ciencias en 2008 estableciendo que la eficiencia - el término técnico es la "figura de mérito" - del telururo de bismuto podría aumentarse hasta en un 20 por ciento cambiando la forma en que se procesa. En el momento, Ren estaba en Boston College.

Y su laboratorio el verano pasado publicó un artículo en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias estableciendo telururo de estaño con la adición del elemento químico indio como material capaz de convertir el calor residual en electricidad. Pero el telururo de estaño funciona mejor a temperaturas superiores a unos 300 C, o alrededor de 573 F, por lo que es importante seguir buscando otro material que funcione a temperaturas más bajas.

El grupo de Ren no es el primero en estudiar el nuevo material, que no ha sido nombrado pero se menciona en el Nano energía papel como simplemente materiales basados ​​en MgAgSb, utilizando los nombres químicos de los elementos utilizados para crearlo. El documento cita el trabajo realizado en 2012 por M.J. Kirkham, et al; ese trabajo usó magnesio, plata y antimonio a partes iguales, Ren dijo, pero dio lugar a impurezas y malas propiedades conductoras.

Dijo que su laboratorio descubrió que al usar un poco menos de plata y antimonio, y mezclar los elementos por separado, poniendo el magnesio y la plata en primer lugar en el proceso de molienda de bolas, agregar el antimonio después de varias horas - eliminó las impurezas y mejoró significativamente las propiedades termoeléctricas.

"Teníamos cualidades muy diferentes, "dijo." Mejor, sin impurezas, y tamaño de grano más pequeño, junto con propiedades termoeléctricas mucho mejores ".