Convirtiendo el calor en electricidad, una estrategia que los científicos tratan de optimizar

La generación de electricidad a partir de energía geotérmica requiere dispositivos que de alguna manera puedan aprovechar el calor dentro de la corteza terrestre. Recientemente, un equipo de científicos de Tokyo Tech, dirigido por el Dr. Sachiko Matsushita, ha hecho un gran progreso en la comprensión y el desarrollo de las células térmicas sensibilizadas (STC), un tipo de batería que puede generar energía eléctrica a 100 ° C o menos.

Existen varios métodos para convertir el calor en energía eléctrica, sin embargo, su aplicación a gran escala no es factible. Por ejemplo, las baterías y dispositivos redox calientes y fríos basados en el efecto Seebeck no son posibles simplemente enterrarlos dentro de una fuente de calor y explotarlos.

El equipo del Dr. Matsushita informó anteriormente sobre el uso de STC como un nuevo método para convertir el calor directamente en energía eléctrica, utilizando células solares sensibilizadas por colorante. También reemplazaron el tinte con un semiconductor para permitir que el sistema funcione utilizando calor en lugar de luz.

El STC, consta de tres capas intercaladas entre electrodos: una capa de transporte de electrones (ETM), una capa de semiconductores (germanio) y una capa de electrolitos sólidos (iones de cobre).

En resumen, los electrones pasan de un estado de baja energía a un estado de alta energía en el semiconductor, al excitarse térmicamente y luego se transfieren naturalmente al ETM. Luego, salen a través del electrodo, atraviesan un circuito externo, traspasan el contraelectrodo para finalmente alcanzar el electrolito.

Las reacciones de oxidación y reducción que involucran iones de cobre tienen lugar en ambas interfaces del electrolito, lo que resulta en la transferencia de electrones de baja energía a la capa de semiconductores para que el proceso pueda comenzar de nuevo, completando así, un circuito eléctrico.

Sin embargo, en ese momento no estaba claro si esa batería podría usarse como un motor perpetuo o si la corriente se detendría en algún momento. Después de las pruebas, el equipo observó que la electricidad dejó de fluir después de cierto tiempo y propuso un mecanismo que explica este fenómeno. Básicamente, la corriente se detiene porque las reacciones redox en la capa de electrolitos se detienen, debido a la reubicación de los diferentes tipos de iones de cobre.

Lo más importante, descubrieron que la batería puede revertir esta situación en presencia de calor, simplemente abriendo el circuito externo durante algún tiempo; en otras palabras, mediante el uso de un simple interruptor. «Con tal diseño, el calor, generalmente considerado como energía de baja calidad, se convertiría en una gran fuente de energía renovable», afirma Matsushita.

El equipo está muy entusiasmado con su descubrimiento, debido a su aplicabilidad, respeto al medio ambiente y potencial para ayudar a resolver la crisis energética global. «No hay miedo a la radiación, no hay miedo al petróleo caro, no hay inestabilidad en la generación de energía como cuando se depende del sol o del viento», comenta Matsushita.

El objetivo de futuras investigaciones será mejorar aún más este tipo de batería, con la esperanza de algún día resolver las necesidades energéticas de la humanidad sin dañar nuestro planeta.

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