Investigadores han generado electricidad a partir del calor de moléculas orgánicas atrapadas entre nanopartículas de metal. Un logro que podría iniciar el desarrollo de una nueva fuente de energía
El descubrimiento, descrito en un artículo publicado hoy en Science Express, una publicación electrónica de Science, es un importantísimo avance en la búsqueda de maneras eficientes de convertir directamente el calor en electricidad.
El método más utilizado para generar energía es quemar algún tipo de combustible fósil y crear calor, que se utiliza para producir vapor que hace girar una turbina unida a un generador que produce electricidad. El 90 por ciento de la electricidad consumida en el mundo (centrales eléctricas, motores del coche, etc.) se genera mediante este método indirecto a partir del calor. En el proceso, se pierde y se transmite a la atmósfera mucho calor.
El problema del calor perdido
Según Arun Majumdar, profesor UC de Berkeley, para “generar un 1 vatio de energía se requieren cerca de 3 vatios de calor, de los cuales 2 se terminan en el ambiente, contribuyendo al efecto invernadero”. “Si incluso una fracción del calor perdido se puede convertir en electricidad, el impacto que tendría puede ser enorme, superando cualquier tipo de ahorro masivo de combustible y a las reducciones en emisiones del bióxido de carbono.”
Desafortunadamente, la temperatura de este “calor” perdido es demasiado baja para ser utilizada con eficacia por los motores tradicionales. En los últimos 50 años, utilizar este calor perdido ha sido un tema importante de investigación. Uno de los métodos utilizados es el de los convertidores termoeléctricos basados en el efecto de Seebeck, un fenómeno en el cual se genera un voltaje cuando la unión de dos metales se somete a distintas temperaturas. Sin embargo, tales generadores tienen un rendimiento de solo un 7%, y están compuestos de aleaciones metálicas exóticas y costosas, típicamente bismuto y telurio.
Moléculas orgánicas entre nanopartículas
Los investigadores de Berkeley han logrado el efecto Seebeck en una molécula orgánica, sentando la base para el desarrollo de convertidores termoeléctricos más rentables. “La meta es hacer un convertidor utilizando materiales que son más abundantes y fáciles de procesar, como las moléculas orgánicas”.
Básicamente, los investigadores cubrieron dos electrodos de oro con moléculas de benzenedithiol, dibezenedithiol o tribenzenedithiol. Después calentaron un lado para crear un diferencial de temperatura. Por cada grado centígrado de diferencia, los investigadores midieron 8.7 microvoltios de electricidad para el benzenedithiol, 12.9 microvoltios para el dibezenedithiol, y 14.2 microvoltios para el tribenzenedithiol. El diferencial de temperatura máximo probado fue de 30 grados centígrados.
“El efecto puede parecerse absolutamente pequeño, pero esta es una prueba significativa del concepto, y el primer paso en la termoelectricidad molecular orgánica,” dijo Pramod Reddy, estudiante graduado en ciencias de Berkeley UC.
Próximos pasos
El siguiente paso incluye la prueba de diversas moléculas orgánicas y metales. El campo de la termoelectricidad orgánica podría abrir puertas en una nueva y barata fuente de energía. “El uso de moléculas orgánicas y de nanopartículas de metal promete un generador de energía barato y eficiente,” agregó Reddy.
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