En el contexto de los avances globales en sostenibilidad, la conversión de calor residual se ha convertido en un área de interés en los últimos años. Los materiales termoeléctricos permiten aprovechar este calor residual para generar electricidad. Esto podría contribuir a aumentar la productividad industrial e impulsar el desarrollo de una economía verde.
Investigadores japoneses de la Universidad de Okayama han desarrollado una ingeniosa estrategia para generar hilos de nanotubos de carbono (CNT) de tipo n . Esta estrategia puede ser beneficiosa para aprovechar los recursos de CNT y convertir el calor residual de baja temperatura en electricidad. Los resultados publicados demuestran que este logro de la investigación supera una barrera crucial para los dispositivos termoeléctricos basados en CNT que operan a temperaturas inferiores a 200 °C.
El equipo liderado por el profesor asociado de investigación Hiroo Suzuki dopó hilos de nanotubos de carbono (CNT) con un compuesto orgánico estable llamado N-DMBI mediante un novedoso proceso de solvente. Estos hilos de tipo n pueden combinarse con hilos de CNT de tipo p desarrollados previamente para crear generadores termoeléctricos flexibles y eficientes.
“Los hilos de nanotubos de carbono, fabricados con estos materiales, son muy adecuados para aplicaciones prácticas, ya que su estructura filamentosa permite la fabricación de dispositivos termoeléctricos flexibles, como módulos basados en tejidos”, afirma el Dr. Suzuki.
Destacados
- El N-DMBI tiene la ventaja de ser pequeño en tamaño molecular. Esto permite un dopaje eficiente en un tiempo inesperadamente corto de 10 segundos.
- También Ofrece estabilidad al aire y a altas temperaturas. hasta 150 ° C.
- El recocido Joule de los hilos mejora aún más significativamente su eficiencia de dopaje n.
- Los hilos lograron métricas de rendimiento termoeléctrico excepcionales, con un factor de potencia de 2800, 2390 y 1534 µW m-1 K-2 a 200, 150 y 30 °C, respectivamente.
- Para bajas temperaturas, el o-diclorobenceno es el disolvente más adecuado para el dopaje con N-DMBI.
- Un prototipo de módulo flexible de tipo π podría producir electricidad a tan solo 55 °C con una diferencia de temperatura de 20 °C.
“Lograr la generación de energía a bajas temperaturas con pequeñas diferencias de temperatura es fundamental para el desarrollo de módulos termoeléctricos que puedan aprovechar diversas fuentes térmicas, como el calor residual de las instalaciones industriales, la disipación térmica de los vehículos e incluso el calor corporal”, afirma el Dr. Suzuki.
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Al habilitar generadores termoeléctricos de hilo de nanotubos de carbono (CNT) de alto rendimiento que pueden operar con pequeñas diferencias térmicas, como la del calor corporal, la investigación que destaca el potencial del hilo de nanotubos de carbono para aprovechar el calor residual allana el camino para tecnologías innovadoras. Estas podrían proporcionar energía local para dispositivos portátiles, sensores del IoT y otras aplicaciones, a la vez que reducen el desperdicio de energía.
