Investigadores de la Universidad de Tokio han realizado un descubrimiento que podría cambiar la manera en la que aprovechamos la energía térmica. Se trata del uso de disiliciuro de tungsteno (WSi2), un material que permite transformar el calor en electricidad de una forma más eficiente que los métodos tradicionales.
De acuerdo con el estudio publicado recientemente en PRX Energy, este material tiene la capacidad de generar electricidad de manera transversal, es decir, en una dirección perpendicular al flujo de calor. Dicha propiedad lo convierte en un candidato ideal para sensores de flujo de calor o tecnologías de gestión eléctrica sin necesidad de campos magnéticos externos.
El experimento
Interesting Engineering explicó que los investigadores, liderados por el profesor Ryuji Okazaki, analizaron las propiedades del disiliciuro de tungsteno a través de experimentos físicos y simulaciones en computadora. El equipo midió la termopotencia, la resistividad eléctrica y la conductividad térmica de un cristal de WSi2 a lo largo de sus dos ejes cristalográficos a bajas temperaturas.
Tras estudiar varias muestras, los investigadores hallaron variaciones en la conducción de electricidad entre algunas de ellas. Esto fue resultado de la imperfecciones propias de la estructura del Disiliciuro de tungsteno, caracterizada por superficies de Fermi de dimensiones mixtas.
Según Android 4 All, las superficies de Fermi con una especie de «frontera invisible» dentro de un material que separa los electrones capaces de conducir electricidad de los que no. Como se explica en un comunicado, estas superficies de Fermi únicas permiten al material convertir el calor en electricidad de forma transversal.
Conversión termoeléctrica transversal
Según explica Tech Explorist, los materiales termoeléctricos son muy importantes para la industria, ya que permiten aprovechar el calor residual para producir energía eléctrica. No obstante, los dispositivos termoeléctricos tradicionales funcionan en paralelo; es decir, generan energía en la misma dirección que el flujo del calor. Esto crea más puntos de contacto entre los materiales, lo que aumenta la resistencia y hace que se pierda energía.
Es aquí donde entran los materiales como el disiliciuro de tungsteno. Una ventaja de crear dispositivos termoeléctricos transversales es que estos, al generar energía en dirección perpendicular al flujo del calor, tienen menos puntos de contacto, lo que permite convertir la energía térmica en electricidad de manera más eficiente.
De acuerdo con Okazaki, la conversión termoeléctrica transversal ha empezado a ganar atención recientemente. Sin embargo, «solo hay un número limitado de estos materiales y no se han establecido pautas de diseño«. Es por ello que el trabajo de su equipo es importante, ya que se trata de la primera demostración directa de la conversión termoeléctrica transversal en WSi2.
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