Se ha presentado una tecnología innovadora que mejora el rendimiento de los materiales termoeléctricos, que son clave para convertir el calor residual en electricidad, al cambiar su geometría para que parezca un reloj de arena. A diferencia de investigaciones anteriores que dependían únicamente de las propiedades de los materiales termoeléctricos, se espera que este nuevo método se utilice ampliamente en la generación de energía termoeléctrica.
La Fundación Nacional de Investigación de Corea (presidente Lee Kwang-bok) anunció que un equipo de investigación conjunto, dirigido por el profesor Jay Sang-soon de Postec y Sania Lee Blanc de la Universidad George Washington, ha desarrollado con éxito un material termoeléctrico para desarrollar una nueva geometría: – que antes era limitado. Formas cuboides: mediante diseño geométrico y procesos de impresión 3D. Este nuevo diseño aumenta significativamente la eficiencia de generación de energía.
La tecnología termoeléctrica, como su nombre indica, es una tecnología que convierte el calor en electricidad. Está ganando atención como fuente de energía renovable sostenible porque puede convertir el calor de las fábricas, los motores de los automóviles o incluso el cuerpo humano en electricidad. Los materiales termoeléctricos, que son fundamentales para la tecnología termoeléctrica, suelen estar hechos de materiales semiconductores termoeléctricos sólidos. Hasta ahora, la investigación sobre generadores termoeléctricos se ha centrado en mejorar las propiedades inherentes de los materiales termoeléctricos (ZT). Sin embargo, a pesar de las mejoras en ZT, el rendimiento de los generadores termoeléctricos no ha alcanzado un nivel práctico para el uso diario, lo que requiere un nuevo enfoque además de mejorar las propiedades del material.
A través de esta investigación, el equipo de investigación conjunto ha demostrado que la eficiencia de la generación de energía se puede maximizar simplemente cambiando la geometría y estructura del material termoeléctrico. Al simular ocho estructuras geométricas diferentes, incluida la forma de cuboide tradicional y la forma de reloj de arena, y medir la eficiencia de generación de energía de cada una, el equipo confirmó que el reloj de arena superó consistentemente a los demás en todas las condiciones de generación de energía. El equipo de investigación desarrolló además un proceso de impresión 3D capaz de producir materiales termoeléctricos de formas complejas, creando defectos en microcapas de alta densidad dentro del material para reducir la conductividad térmica y mejorar el índice de rendimiento termoeléctrico (ZT), que puede aumentarse a 2,0. Este es el valor más alto logrado por la impresión 3D de materiales termoeléctricos.
Basándose en estos experimentos, el equipo construyó generadores termoeléctricos utilizando ocho estructuras diferentes y midió su eficiencia, demostrando que el generador con forma de reloj de arena era aproximadamente 3,6 veces más eficiente que el generador convencional de base rectangular.
El profesor Jae Sung Son dijo: “Esta investigación es el primer ejemplo en el que el rendimiento ha mejorado gracias a la geometría tridimensional del material, que controla la conductividad térmica y eléctrica, en lugar de la investigación tradicional centrada en la microestructura de materiales termoeléctricos. Se espera que Este método se puede aplicar universalmente a todos los materiales termoeléctricos y también se puede utilizar en tecnologías de refrigeración termoeléctrica”.
El logro fue publicado en línea en una revista internacional apoyada por el Programa de Investigadores a Mitad de Carrera y el Programa de Desarrollo de Tecnología de Nano y Materiales del Ministerio de Ciencia y TIC y la Fundación Nacional de Investigación de Corea. Energía de la naturaleza el 19 de julio
