Desarrollan un procedimiento “sencillo, sostenible y escalable” para convertir calor residual en electricidad

Un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado un método “sencillo, sostenible y escalable” para convertir calor residual en electricidad, según ha informado este lunes el propio organismo estatal. Se trata de una forma de fabricar películas delgadas de seleniuro de plata y el de cobre con elevadas prestaciones termoeléctricas a temperatura ambiente.

Los materiales termoeléctricos pueden generar electricidad a partir del gradiente térmico mediante el efecto Seebeck, por lo que resultan de gran interés para recuperar parte del calor que actualmente se pierde en numerosos procesos y dispositivos. Entre sus posibles aplicaciones, el CSIC apunta a la recuperación de calor residual industrial y doméstica de equipos, así como el desarrollo de dispositivos autónomos de pequeña escala.

El trabajo de los científicos, publicado en la revista ‘Materials Today Energy’, gira en torno a la electrodeposición, un proceso electroquímico que recubre un objeto conductor con una capa delgada de metal mediante el uso de corriente eléctrica. Controlando de forma precisa estas condiciones, se puede modificar la composición, la estructura cristalina y la microestructura del seleniuro de plata y el de cobre.

Con ello, se mejora de forma significativa su capacidad para transformar una diferencia de temperatura en electricidad. De acuerdo con los expertos, una de las principales ventajas de la metodología desarrollada radica en el propio proceso de fabricación: las películas se obtienen a partir de disoluciones acuosas mediante electrodeposición a temperatura ambiente, evitando el uso de cámaras de vacío o tratamientos a alta temperatura, habituales en otras técnicas más complejas y costosas.

En este sentido, la investigadora del CSIC en el Instituto de Micro y Nanoelectrónica (IMN) Cristina V. Manzano ha recalcado que la electrodeposición es una técnica sencilla, que se realiza con equipos relativamente simples y pequeñas cantidades de reactivos. Además, permite controlar la composición, su estructura cristalina y la morfología de los materiales modificando las condiciones del proceso.

“Estas características hacen que la electrodeposición sea una alternativa con un importante potencial para avanzar hacia una fabricación más escalable fácilmente asimilada por la industria”, ha recalcado.

De acuerdo con el CSIC, los expertos han logrado alcanzar valores de rendimiento excepcionales para estos materiales en el marco del estudio. De esta manera, el factor de potencia obtenido en el seleniuro de plata sitúa a este material entre los de mayor rendimiento termoeléctrico de tipo n registrados a temperatura ambiente. En el caso del seleniuro de cobre, los resultados quintuplican las marcas previas obtenidas mediante electrodeposición.

A su vez, han evaluado la reproducibilidad del método realizando distintas series de muestras a lo largo de un año, a través de lo que han comprobado que los resultados se mantenían estables dentro del margen de error experimental. “Tras ocho meses y 40 ciclos de variación térmica, las propiedades de los materiales penas sufrieron variaciones (con cambios de solo un 2% en la conductividad eléctrica y un 6% en el coeficiente Seebeck)”, ha destacado.

La investigadora del CSIC en el IMN Marisol Martín ha incidido en que el resultado demuestra el potencial de estos materiales para aplicaciones de aprovechamiento de calor residual. Aún así, ha precisado que todavía es necesario optimizar la arquitectura de los dispositivos y estudiar en mayor profundidad el transporte térmico direccional.

Entre las posibles aplicaciones futuras, el CSIC ha señalado el desarrollo de generadores termoeléctricos compactos para sensores autónomos e internet de las cosas (IoT), la recuperación de energía en procesos industriales a partir del calor residual y su integración en dispositivos electrónicos portátiles y tecnologías “wearable”.