Los compuestos similares a jaulas llamados clatratos podrían usarse para recolectar el calor residual y convertirlo en electricidad. Los químicos de UC Davis acaban de descubrir una clase completamente nueva de clatratos, potencialmente abriendo nuevas formas de hacer y aplicar estos materiales.

Un clatrato es básicamente una jaula de átomos con otro átomo atrapado dentro, dijo Kirill Kovnir, profesor asistente de química en UC Davis, quien dirigió el trabajo, publicado recientemente en la revista Angewandte Chemie . Debido a que la jaula es relativamente grande en comparación con el átomo, el átomo atrapado puede traquetear por dentro, y eso significa que los clatratos conducen muy mal el calor, él dijo.

Que pueden hacer aunque, es convertir el calor en electricidad .

"Nuestras fuentes de energía desperdician alrededor del 60 por ciento o más en forma de calor, "Dijo Kovnir. Por ejemplo, el motor de un coche genera mucho calor, casi ninguno de los cuales se captura de manera útil.

Los dispositivos termoeléctricos que pueden convertir el calor en electricidad se han utilizado, por ejemplo, para alimentar los vehículos de exploración de Marte, donde una fuente radiactiva emite calor que se convierte en electricidad para alimentar el rover. Los termoeléctricos ampliamente disponibles podrían usarse para aplicaciones desde alimentar un reloj con calor corporal hasta hacer que los vehículos sean más eficientes.

Clatratos de metales y otros átomos

Los clatratos han existido durante mucho tiempo, como una clase de materiales, fueron descubiertos en 1810 por el químico Humphrey Davy. Las estructuras de clatrato basadas en agua a presión atrapan las reservas de metano en las profundidades del océano.

Kovnir, sin embargo, está más interesado en clatratos construidos con átomos como el cobre, zinc y fósforo y bario que son estables a temperatura ambiente.

Hasta la fecha, Todos los clatratos descritos se han basado en una estructura tetraédrica:cada átomo de la jaula está enlazado con otros cuatro átomos. Más de 200 años después de su descubrimiento, El equipo de Kovnir ha producido y descrito clatratos estables con átomos con cinco, seis o más bonos.

"Se asumió que ese marco tenía que estar coordinado tetraédricamente, "Dijo Kovnir." Este es el primer caso en el que no tienen que estar, y sugiere que son posibles muchos más ".

Los químicos estaban tratando de probar la estabilidad de la estructura del clatrato cuando descubrieron los nuevos compuestos. Para hacer cuatro lazos, cada átomo necesita cuatro electrones disponibles. Al agregar átomos con más electrones (como zinc), Kovnir esperaba poder romper la estructura del clatrato. En lugar de, descubrieron que podían producir cosas completamente nuevas, estructuras estables, incluyendo uno con una jaula de zinc, átomos de cobre y fósforo que atrapan un átomo de bario. La nueva estructura apareció en la portada de la revista Angewandte Chemie, con un punto culminante de la investigación que lo acompaña.

Los siguientes pasos son optimizar las propiedades termoeléctricas de los nuevos materiales y ver si pueden modificarlos para obtener el mejor rendimiento. Dijo Kovnir.