Fabricar generadores termoeléctricos por impresión y papiroflexia

Dicho de modo sencillo, los generadores termoeléctricos convierten el calor ambiental en energía eléctrica. Los dispositivos de este tipo aprovechan el calor residual y son capaces, por ejemplo, de suministrar electricidad sin necesidad de mantenimiento, de forma respetuosa para el medio ambiente y con plena autonomía, para sensores y otros dispositivos cada vez más numerosos que quizá acaben desembocando en lo que se conoce como la Internet de las cosas.

Unos científicos del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) en Alemania, entre quienes figuran Andres Georg Rösch, Md. Mofasser Mallick y Uli Lemmer, han desarrollado sistemas basados en nuevos materiales termoeléctricos fabricables mediante impresión. Esto podría ser un hito en el camino hacia un uso extendido de generadores termoeléctricos baratos.

A los generadores termoeléctricos convencionales hay que ensamblarlos a partir de componentes individuales utilizando métodos de fabricación relativamente complejos.

A fin de hallar una vía alternativa para fabricar generadores termoeléctricos, Lemmer y sus colegas estudiaron nuevos materiales aplicables mediante impresión y desarrollaron dos procesos y tintas innovadores basados en nanopartículas orgánicas e inorgánicas. Estos procesos y tintas pueden utilizarse para producir generadores termoeléctricos impresos tridimensionales de bajo coste.

El primer proceso utiliza serigrafía para aplicar un patrón 2D sobre una lámina de sustrato flexible ultrafino utilizando tintas de impresión termoeléctricas. A continuación, se pliega la lámina de tal modo que se obtiene un generador del tamaño de un terrón de azúcar.

El segundo proceso consiste en usar impresión 3D para fabricar un andamio, a cuyas superficies se les aplica la tinta termoeléctrica.

Con la ayuda de tintas recientemente desarrolladas y técnicas de construcción especiales, como el origami o papiroflexia, es factible producir generadores termoeléctricos baratos y diminutos para diversas aplicaciones. (Imagen: Andres Rösch, KIT)

"Los nuevos procesos de producción no solo permiten una producción barata y adaptable a una escala mayor de estos generadores termoeléctricos", argumenta Lemmer. "Las tecnologías de impresión también permiten adaptar el componente a las aplicaciones”.

Los avances en esta línea de investigación y desarrollo han sido detallados por sus autores en el estudio titulado “Fully printed origami thermoelectric generators for energy-harvesting”, publicado en la revista académica npj Flexible Electronics, así como en el titulado ”Shape-Versatile 3D Thermoelectric Generators by Additive Manufacturing”, publicado en la revista académica ACS Energy Letters. (Fuente: NCYT de Amazings)