Generar electricidad a partir del calor latente

Unos científicos han conseguido generar, con una eficacia mayor que en intentos previos, electricidad a partir del calor latente. Este calor es la energía de cuando una sustancia transita desde el estado sólido, el líquido o el gaseoso, hacia otro estado.

El logro es obra del equipo de Hongyao Zhou, de la Universidad de Tokio en Japón.

Este avance impulsará el uso práctico de las termocélulas, dispositivos que utilizan los cambios de temperatura para crear electricidad, lo que se conoce como conversión termoeléctrica. Dado que todos los materiales son capaces de experimentar transiciones de fase en las circunstancias adecuadas, esta investigación respalda la idea de que una amplia gama de materiales tiene potencial para la conversión termoeléctrica. El calor latente que antes se desperdiciaba podría utilizarse en un futuro no muy lejano para que los dispositivos generen su propia energía mientras se enfrían, reduciendo así su dependencia hacia otras fuentes de energía.

Zhou y sus colegas crearon su propia célula térmica utilizando un hidrogel (un material polimérico rico en agua) llamado PNIPAM, que modificaron con un compuesto del tipo conocido como viológeno. Este hidrogel modificado contenía un polímero capaz de reaccionar al cambio de temperatura, en este caso siendo soluble en agua fría pero insoluble en agua caliente. Con esta termocélula, lograron utilizar la pequeñísima cantidad de energía del calor latente generada por la transición de fase (entre soluble e insoluble) para generar electricidad.

El rendimiento de una termocélula se evalúa en función de la tensión eléctrica que se puede generar a partir de una pequeña diferencia de temperatura, lo que se denomina coeficiente de Seebeck. Cuanto mayor sea el coeficiente de Seebeck, más energía eléctrica podrá extraerse. El coeficiente de Seebeck de las termocélulas que utilizan compuestos orgánicos suele ser inferior a 1 microvoltio (la millonésima parte de un voltio) por unidad kelvin de temperatura, pero en esta prueba superaron los 2 microvoltios por kelvin.

En la actualidad, la refrigeración electroquímica no suele utilizarse ni comercializarse debido a su bajo rendimiento en comparación con otras opciones, como la refrigeración eléctrica. Sin embargo, la nueva investigación podría ser un primer paso en un camino que lleve a cambiar esta situación. (Imagen: 2023 Yamada. CC BY)

Los investigadores esperan que este trabajo sea el primer paso de una serie de avances que culminen en un nivel de progreso suficiente para hacer que esta tecnología encuentre aplicaciones prácticas en diversos campos.

Zhou y sus colegas exponen los detalles técnicos de su logro en la revista académica Advanced Materials, bajo el título “Direct conversion of phase-transition entropy into electrochemical thermopower and Peltier effect”. (Fuente: NCYT de Amazings)