Científicos japoneses presentan una nueva tecnología para convertir el calor en electricidad: así funciona

Los investigadores han logrado un avance significativo al demostrar, por primera vez, la conversión termoeléctrica transversal en el semimetal WSi2, marcando un paso importante hacia dispositivos termoeléctricos más eficientes. Este descubrimiento permite que los dispositivos requieran menos componentes para generar energía, lo que no solo reduce las pérdidas durante el proceso, sino que también mejora notablemente su rendimiento, abriendo nuevas posibilidades para aplicaciones energéticas sostenibles y compactas.

Pero, ¿qué son los materiales termoeléctricos? Se trata de unas herramientas valiosas para capturar el calor residual y transformarlo en electricidad utilizable, útiles para industrias y vehículos, mejorando la eficiencia energética al convertirlo en energía adicional.

Los dispositivos termoeléctricos transversales no solo ofrecen una conversión más eficiente de energía, sino que también muestran un gran potencial para aplicaciones en la generación de energía portátil, como en sensores remotos y satélites, donde las fuentes de energía tradicionales pueden resultar poco prácticas.

A diferencia de los dispositivos termoeléctricos tradicionales, conocidos como dispositivos termoeléctricos paralelos, que generan un voltaje en la misma dirección que el flujo de calor, los dispositivos transversales funcionan de manera diferente. Mientras que los dispositivos paralelos requieren dos materiales de tipo p y tipo n conectados en serie para generar un voltaje más fuerte, esto aumenta la resistencia eléctrica y provoca una mayor pérdida de potencia debido a la mayor cantidad de puntos de contacto.

En cambio, los dispositivos termoeléctricos transversales generan electricidad perpendicular al flujo de calor, lo que reduce la cantidad de contactos necesarios y mejora la eficiencia en la conversión de energía.

Aunque la eficiencia real dependerá de varios factores, como las propiedades específicas de los materiales utilizados, la geometría del dispositivo y las condiciones de operación, se requieren estudios que permitan cuantificar con precisión la diferencia en eficiencia entre ambos tipos de dispositivos.

Respecto a lo anterior, se conoció un estudio realizado por un equipo de investigación de Japón, liderado por el Profesor Asociado Ryuji Okazaki de la Universidad de Ciencias de Tokio, que logró demostrar cuáles son los efectos del termoeléctrico transversal (TTE) en el semimetal disiliciuro de tungsteno (WSi2).

Se trata del primer descubrimiento directo de la conversión termoeléctrica transversal en WSi2, que resultaron gracias a una combinación de experimentos físicos y simulaciones por computadora. La conducción de polaridad dependiente del eje (ADCP) en el WSi2 proviene de su estructura electrónica particular, que exhibe superficies de Fermi con características mixtas.

Este estudio marca un avance crucial en el desarrollo de materiales avanzados que pueden convertir el calor en electricidad de manera más eficiente, lo que allana el camino hacia un futuro más sostenible. El Profesor Okazaki confía en que esta investigación impulsará el desarrollo de nuevos sensores y llevará al descubrimiento de materiales termoeléctricos transversales innovadores.

La conversión termoeléctrica transversal, un fenómeno que ha comenzado a ganar atención como una tecnología prometedora para sensores que miden temperatura y flujo de calor, se ha demostrado por primera vez en el semimetal WSi2. Este hallazgo abre un nuevo horizonte para el diseño de dispositivos termoeléctricos más eficientes y ecológicos.