Científicos japoneses han desarrollado un nuevo dispositivo orgánico que puede recolectar energía del calor. A diferencia de otros generadores termoeléctricos, éste funciona a temperatura ambiente sin gradiente de calor.
Los dispositivos termoeléctricos están diseñados para aprovechar una simple ley de la física: la energía térmica se mueve de regiones más calientes a otras más frías. En estos dispositivos, los electrones se mueven desde la superficie más cálida a la más fría, lo que produce una corriente eléctrica. En teoría, los generadores termoeléctricos, los materiales y las pinturas podrían producir electricidad a partir de pequeñas diferencias de temperatura en los motores, las centrales eléctricas e incluso el calor corporal.
Por lo general, cuanto mayor es el gradiente de temperatura, mejor es el generador termoeléctrico, pero ahora científicos de la Universidad de Kyushu en Japón han encontrado una manera de aprovechar la energía relativamente baja disponible a partir de la temperatura ambiente, sin gradiente alguno.
En cambio, el nuevo dispositivo funciona según un principio llamado separación de carga. El calor del aire ambiente hace que los electrones negativos y los “agujeros” de electrones positivos en el material se separen y se muevan en diferentes direcciones, generando una corriente.
Los materiales en cuestión son compuestos orgánicos que pueden transferir electrones entre sí fácilmente. Diferentes tipos de estos compuestos se apilan en capas delgadas como escaleras, y el calor les da a los electrones o agujeros suficiente energía para saltar al siguiente “escalón”.
Después de muchas pruebas y errores de diferentes combinaciones de compuestos, el equipo se decidió por un dispositivo con una capa de ftalocianina de cobre de 180 nanómetros, 320 nm de hexadecafluoroftalocianina de cobre, 20 nm de fullereno y 20 nm de batocuproína.
El resultado final contó con un voltaje de circuito abierto de 384 milivoltios, una densidad de corriente de cortocircuito de 1,1 μA/cm2 y una salida máxima de 94 nW/cm2. Esa es una pequeña cantidad de electricidad, por supuesto, pero considerando que proviene de la temperatura ambiente, podría servir para generar generadores más simples.
“Nos gustaría seguir trabajando en este nuevo dispositivo y ver si podemos optimizarlo aún más con diferentes materiales”, afirmó la profesora Chihaya Adachi, autora principal del estudio. “Es probable que incluso podamos lograr una mayor densidad de corriente si aumentamos el área del dispositivo, lo cual es inusual incluso para materiales orgánicos. Simplemente demuestra que los materiales orgánicos tienen un potencial asombroso”.
La investigación fue publicada en la revista Nature Communications.
Fuente: Universidad de Kyushu
