{"id":26569,"date":"2024-11-28T03:00:37","date_gmt":"2024-11-28T03:00:37","guid":{"rendered":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=26569"},"modified":"2024-11-28T03:00:37","modified_gmt":"2024-11-28T03:00:37","slug":"nuevo-material-de-conversion-termoelectrico-transversal-para-la-generacion-de-energia-portatil","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/domosistemas.com\/?p=26569","title":{"rendered":"Nuevo material de conversi\u00f3n termoel\u00e9ctrico transversal para la generaci\u00f3n de energ\u00eda port\u00e1til"},"content":{"rendered":"
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Los materiales termoel\u00e9ctricos, que convierten el calor en electricidad, son herramientas que capturan el calor residual y lo transforman en electricidad utilizable. Estos materiales son especialmente \u00fatiles en industrias y veh\u00edculos donde los motores producen mucho calor residual, adem\u00e1s de ser un potencial para la generaci\u00f3n de energ\u00eda port\u00e1til, en sensores remotos, donde las fuentes de energ\u00eda tradicionales pueden resultar poco pr\u00e1cticas. Los investigadores de la Universidad de Ciencias de Tokio<\/a> y de la Universidad de Saitama han presentado una novedosa conversi\u00f3n transversal de calor a electricidad, mediante el uso de un nuevo material.<\/p>\n

\"Conversor
El efecto t\u00e9rmico transversal se consigui\u00f3 gracias al uso del material semimetal disiliciuro de tungsteno.<\/figcaption><\/figure>\n

Los dispositivos termoel\u00e9ctricos tradicionales, conocidos como dispositivos termoel\u00e9ctricos paralelos, generan un voltaje en la misma direcci\u00f3n que el flujo de calor. Estos dispositivos suelen utilizar dos tipos de materiales paralelos, el tipo p y el tipo n, que generan voltajes en direcciones opuestas. Al conectarlos en serie, se puede generar un voltaje m\u00e1s fuerte. Sin embargo, esto tambi\u00e9n conduce a un mayor n\u00famero de puntos de contacto, lo que aumenta la resistencia el\u00e9ctrica y, en consecuencia, la p\u00e9rdida de potencia.<\/p>\n

En cambio, los dispositivos termoel\u00e9ctricos transversales generan electricidad perpendicular al flujo de calor. Esto permite utilizar menos contactos y, por lo tanto, lograr una conversi\u00f3n termoel\u00e9ctrica m\u00e1s eficiente. Los materiales con polaridad de conducci\u00f3n dependiente del eje (ADCP) o conductores goniopolares, que conducen cargas positivas (tipo p) en una direcci\u00f3n y cargas negativas (tipo n) en otra, son candidatos prometedores para dispositivos termoel\u00e9ctricos transversales.<\/p>\n

Uso del material WSi 2<\/h2>\n

En este sentido, los investigadores de la Universidad de Ciencias de Tokio y de la Universidad de Saitama lograron una demostraci\u00f3n directa del efecto termoel\u00e9ctrico transversal (TTE) en el semimetal disiliciuro de tungsteno (WSi 2).<\/p>\n

Los investigadores analizaron las propiedades de WSi 2 mediante una combinaci\u00f3n de experimentos f\u00edsicos y simulaciones por computadora. Midieron la termopotencia, la resistividad el\u00e9ctrica y la conductividad t\u00e9rmica de un monocristal de WSi 2 a lo largo de sus dos ejes cristalogr\u00e1ficos a bajas temperaturas. Descubrieron que el ADCP de WSi 2 se origina a partir de su estructura electr\u00f3nica \u00fanica, que presenta superficies de Fermi de dimensiones mixtas. Esta estructura revela que los electrones y los huecos (portadores de carga positiva) existen en diferentes dimensiones.<\/p>\n

Una superficie de Fermi es una superficie geom\u00e9trica te\u00f3rica que separa los estados electr\u00f3nicos ocupados y desocupados de los portadores de carga dentro de un material s\u00f3lido. En WSi 2, los electrones forman superficies de Fermi cuasi unidimensionales y los huecos forman superficies de Fermi cuasi bidimensionales. Estas superficies de Fermi \u00fanicas crean conductividad espec\u00edfica de la direcci\u00f3n, lo que permite el efecto TTE.<\/p>\n

Conducci\u00f3n de la electricidad<\/h2>\n

Los investigadores tambi\u00e9n observaron variaciones en la forma en que estos portadores de carga conducen la electricidad de una muestra a otra, en consonancia con estudios anteriores. Mediante simulaciones basadas en principios b\u00e1sicos, los investigadores demostraron que estas variaciones se deb\u00edan a diferencias en la forma en que los portadores de carga se dispersan debido a imperfecciones en la estructura de red cristalina de WSi 2. Este conocimiento es clave para perfeccionar el material y desarrollar dispositivos termoel\u00e9ctricos fiables.<\/p>\n

Adem\u00e1s, demostraron la generaci\u00f3n directa de TTE en WSi 2 aplicando una diferencia de temperatura a lo largo de un \u00e1ngulo espec\u00edfico en relaci\u00f3n con ambos ejes cristalogr\u00e1ficos, lo que da como resultado un voltaje perpendicular a la diferencia de temperatura. Al dilucidar el mecanismo de generaci\u00f3n de TTE en WSi 2, este estudio da un paso m\u00e1s hacia materiales avanzados que pueden convertir el calor en electricidad de manera m\u00e1s eficiente, lo que conduce a un futuro m\u00e1s verde.<\/p>\n

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