Pilas recargables que consiguen electricidad extra del calor

Muchos procesos industriales, e incluso la propia actividad de las centrales eléctricas, generan grandes cantidades de calor residual. Durante décadas, investigadores de todo el mundo han estado buscando formas de aprovechar algo de esta energía desperdiciada. La mayoría de tales esfuerzos se han centrado en dispositivos termoeléctricos, materiales que pueden producir electricidad a partir de un gradiente de temperatura, pero la eficacia de esos dispositivos está limitada por la disponibilidad de materiales idóneos.

Ahora, unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en la ciudad de Cambridge, y la Universidad de Stanford en el estado de California, ambas instituciones en Estados Unidos, han encontrado una nueva alternativa para convertir calor residual de baja temperatura en electricidad, o sea, para casos en que las diferencias de temperatura son de menos de 100 grados centígrados.

El nuevo enfoque, basado en un fenómeno llamado efecto termogalvánico, es obra del equipo de Gang Chen y Yuan Yang, del MIT, así como Seok Woo Lee y Yi Cui, en la Universidad de Stanford, entre otros científicos.

El nuevo sistema combina los ciclos de carga y descarga de ciertas baterías con el calentamiento y el enfriamiento, que influyen en el voltaje de las pilas recargables, de manera que el voltaje de descarga es superior al voltaje de carga. El sistema puede aprovechar de manera eficiente incluso diferencias de temperatura relativamente pequeñas, como por ejemplo una diferencia de 50 grados centígrados.

Para empezar, se calienta la batería no cargada con el calor residual. Entonces, mientras tiene una temperatura más alta, se carga la batería; una vez que está completamente cargada, se le deja enfriar. Como el voltaje de carga es menor a temperaturas altas que a temperaturas bajas, la batería, una vez que se ha enfriado, puede suministrar más electricidad que la que se utilizó para cargarla. Esa energía extra, por supuesto, no surge de la nada: Es resultado del calor que se agregó al sistema.

Con este sistema se pretende aprovechar el calor de menos de 100 grados centígrados, que representa una parte considerable del calor residual potencialmente aprovechable.

El concepto básico de este enfoque fue propuesto inicialmente en la década de 1950, pero por aquel entonces faltaba tecnología capaz de llevar el concepto a la práctica. Ahora ya se dispone de tecnología con la que afrontar el desafío. Concretamente, los avances clave son usar en los electrodos de la batería un material que no estaba disponible en la década de 1950, e incorporar innovaciones de diseño del sistema que no se han logrado hasta tiempo después.

Aunque el nuevo sistema ofrece una ventaja significativa en la eficiencia de conversión de energía, todavía hay que perfeccionarlo más, a fin de que alcance un nivel de eficiencia apto para dar el salto desde el laboratorio al mercado, tal como advierte Chen.

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