Conversión directa más eficiente de calor en electricidad

¿No sería estupendo que en verano pudiéramos hacer funcionar nuestro aire acondicionado energizándolo con el propio calor del sol en vez de con electricidad convencional? Gracias a los avances en la tecnología termoeléctrica, esta solución sostenible podría algún día no muy lejano convertirse en una realidad cotidiana.

Los dispositivos termoeléctricos están hechos de materiales que pueden convertir una diferencia de temperatura en electricidad, sin necesidad de piezas móviles, una cualidad que convierte a esta tecnología en una fuente muy interesante de corriente eléctrica. El fenómeno además es reversible: si se aplica electricidad a un dispositivo termoeléctrico, este puede producir una diferencia de temperatura. Hoy en día, los dispositivos termoeléctricos se utilizan de manera bastante limitada, para aplicaciones con un consumo energético modesto, como vigilar oleoductos mediante pequeños sensores instalados a lo largo de su recorrido, respaldar a las baterías de las sondas espaciales, y enfriar minineveras.

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Sin embargo, la comunidad científica espera diseñar dispositivos termoeléctricos más potentes que recojan el calor producido como subproducto de procesos industriales y de motores de combustión y lo conviertan en electricidad, evitando así que dicho calor se desperdicie. El principal obstáculo para lograrlo es que la eficiencia de los dispositivos termoeléctricos, incluyendo la cantidad de energía que son capaces de producir, siempre ha sido muy limitada.

Ahora, el equipo de Te-Huan Liu, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ha descubierto una forma de triplicar la eficiencia, usando materiales topológicos, una clase de materiales caracterizados por poseer propiedades electrónicas únicas. Si bien los resultados de investigaciones anteriores ya sugirieron que los materiales topológicos podrían servir como sistemas termoeléctricos eficientes, es muy poco lo que se ha llegado a averiguar sobre cómo viajarían los electrones en dichos materiales, en respuesta a diferencias de temperatura, para producir el efecto termoeléctrico.

Los investigadores del MIT, buscando formas mejores de convertir calor en electricidad, han hallado en los materiales topológicos a un firme candidato para esa mejora. (Ilustración: Christine Daniloff/MIT)

Liu y sus colegas han identificado la propiedad subyacente que hace de ciertos materiales topológicos un material termoeléctrico potencialmente más eficiente, en comparación con los dispositivos existentes. Con este nuevo conocimiento, ahora será posible hacer de los materiales topológicos una alternativa mejor a los semiconductores convencionales, como el silicio.

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