Investigadores de la Universidad Hokkaido de Japón han sintetizado un convertidor termoeléctrico de óxido de bario-cobalto destinado a transformar el calor residual en energía sin tener que utilizar tierras raras.
En un papel publicado en la revista Interfaces y materiales aplicados de ACSlos científicos afirman que su nuevo convertidor es reproduciblemente estable y eficiente a temperaturas extremadamente altas.
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El artículo explica que la conversión termoeléctrica está impulsada por el efecto Seebeck: cuando hay una diferencia de temperatura en un material conductor, se genera una corriente eléctrica. Sin embargo, la eficiencia de la conversión termoeléctrica depende de una cifra denominada figura termoeléctrica de mérito ZT. Históricamente, los convertidores basados en óxido tenían un ZT bajo, pero investigaciones recientes han revelado muchos candidatos con un ZT alto, pero su estabilidad a altas temperaturas no estaba bien documentada. Ambos factores han llevado a que estos convertidores tengan un uso limitado.
Sin embargo, los investigadores de Hokkaido señalan que una de las alternativas son los materiales termoeléctricos a base de óxido, pero el principal inconveniente que sufren es la falta de evidencia de su estabilidad a altas temperaturas.
Aquí es donde intervienen el investigador principal Hiromichi Ohta y su equipo. Habiendo trabajado en películas de óxido de cobalto en capas durante más de dos décadas, buscaron examinar la estabilidad térmica y química de estas películas, así como medir sus valores ZT a altas temperaturas. Probaron películas de óxido de cobalto con capas de sodio, calcio, estroncio o bario, analizando su estructura, resistividad y conductividad térmica.
Descubrieron que, de las cuatro variantes, la película en capas de óxido de cobalto y bario conservaba su estabilidad en términos de integridad estructural y resistividad eléctrica a temperaturas de hasta 600 °C. En comparación, las películas de óxido de cobalto de sodio y calcio solo fueron estables hasta 350 °C, y la película de óxido de cobalto de estroncio fue estable hasta 450 °C. La ZT de la película de óxido de cobalto y bario aumentó con la temperatura, alcanzando ~0,55 a 600 °C, comparable con algunos convertidores termoeléctricos disponibles comercialmente.
“Nuestro estudio ha demostrado que las películas de óxido de cobalto y bario serían excelentes candidatas para dispositivos de conversión termoeléctrica de alta temperatura”, dijo Ohta en un comunicado de prensa.
