Un reciente estudio publicado en la revista Angewandte Chemie presenta un nuevo material sintético de cobre que adquiere una estructura y microestructura complejas mediante simples cambios en su composición, sentando así las bases para convertir el calor en electricidad.
En detalle, el novedoso material está compuesto por cobre, manganeso, germanio y azufre, y se produce en un proceso relativamente sencillo.
“Los polvos simplemente se alean mecánicamente mediante molienda de bolas para formar una fase precristalizada, que luego se densifica a 600 grados Celsius. Este proceso puede ampliarse fácilmente”, afirma Emmanuel Guilmeau, autor correspondiente del estudio, en un comunicado de prensa.
Los materiales termoeléctricos convierten el calor en electricidad. Esto es especialmente útil en procesos industriales en los que el calor residual se reutiliza como valiosa energía eléctrica.
El enfoque inverso es la refrigeración de piezas electrónicas, por ejemplo, en teléfonos inteligentes o coches. Los materiales utilizados en este tipo de aplicaciones tienen que ser no sólo eficientes, sino también baratos y, sobre todo, seguros.
Sin embargo, los dispositivos termoeléctricos utilizados hasta ahora recurren a elementos caros y tóxicos como el plomo y el telurio, que ofrecen la mejor eficiencia de conversión.
Pero Guilmeau y su equipo estaban convencidos de que es posible crear alternativas más seguras. Por eso decidieron explorar derivados de minerales sulfurosos naturales. Estos derivados minerales están compuestos principalmente por elementos no tóxicos y abundantes, y algunos de ellos tienen propiedades termoeléctricas.
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El equipo consiguió producir una serie de materiales termoeléctricos que mostraban dos estructuras cristalinas dentro del mismo material.
“Nos sorprendió mucho el resultado. Normalmente, cambiar ligeramente la composición tiene poco efecto sobre la estructura en esta clase de materiales”, dijo Guilmeau.
Él y sus colegas descubrieron que la sustitución de una pequeña fracción del manganeso por cobre producía microestructuras complejas con nanodominios interconectados, defectos e interfaces coherentes, que afectaban a las propiedades de transporte de electrones y calor del material.
Guilmeau señaló que el nuevo material es estable hasta los 400 grados centígrados, un rango que entra dentro de la gama de temperaturas del calor residual de la mayoría de las industrias. Está convencido de que, a partir de este descubrimiento, podrían diseñarse nuevos materiales termoeléctricos más baratos y no tóxicos para sustituir componentes más problemáticos.
Noticia tomada de: MINING / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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