Los científicos han desarrollado un material idóneo para su uso en generadores termoeléctricos, basado en el «efecto Nernst anómalo (ENA)», que aumenta considerablemente la eficiencia de generación de voltaje. Estos dispositivos, de formas y tamaños flexibles, se pueden llevar cómodamente puestos para alimentar pequeños aparatos, sustituyendo así las baterías.
El efecto termoeléctrico implica la conversión mutua de energía térmica y electricidad; denominado efecto Seebeck, cuando el calor se convierte en un potencial eléctrico en la unión de dos metales diferentes y, a la inversa, se denomina efecto Peltier, es decir, la conversión de un potencial eléctrico en generación de calor.
El calor es abundante y, a veces, se desperdicia, lo que podría aprovecharse para alimentar dispositivos eléctricos. Ha habido muchos esfuerzos en el pasado para desarrollar tecnología comercialmente viable para recolectar calor. El basado en el efecto Seebeck no pudo ver la luz del día debido a varias limitaciones.
Un fenómeno menos conocido, denominado Efecto Nernst Anómalo (ENA) , que consiste en la aplicación de un gradiente de temperatura en un material magnético y que genera un voltaje eléctrico perpendicular al flujo de calor, se ha utilizado en el pasado para aprovechar el calor y convertirlo en electricidad. Sin embargo, su potencial se ha visto limitado por la falta de materiales adecuados, no tóxicos, fácilmente disponibles y económicos.
¡Parece que la búsqueda del material ideal ha terminado! Los investigadores han informado recientemente sobre la creación de una aleación no tóxica, fácilmente disponible, económica y lo suficientemente maleable como para transformarla en películas delgadas que se ajusten a los requisitos. Mediante un proceso de dopaje, obtuvieron Fe3Al o Fe3Ga (75 % de hierro y 25 % de aluminio o galio). Al utilizar este material, el voltaje generado se multiplicó por 20.
Este material de reciente desarrollo parece muy prometedor y puede utilizarse para diseñar materiales delgados y flexibles capaces de aprovechar el calor residual de manera eficiente para convertirlo en voltaje eléctrico, suficiente para alimentar pequeños dispositivos.
El descubrimiento de este material, que es perfecto en términos de propiedades, podría ser posible debido a la disponibilidad de tecnologías computacionales numéricas automatizadas de alta velocidad, superando de manera efectiva las limitaciones del antiguo método de desarrollo de materiales basado en la 'repetición' y los 'refinamientos'. .
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Fuentes:
1. Universidad de Tokio, 2020. Comunicado de prensa. Elemento abundante para alimentar pequeños dispositivos. Un generador delgado a base de hierro utiliza el calor residual para proporcionar pequeñas cantidades de energía. Publicado el 28 de abril de 2020. Disponible en línea en https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html . Consultado el 8 de mayo de 2020.
2. Sakai, A., Minami, S., Koretsune, T. et al. Ferromagnetos binarios a base de hierro para la conversión termoeléctrica transversal. Nature 581, 53–57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
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