La computación cuántica está ayudando a descubrir materiales que convierten el calor desperdiciado en electricidad


La necesidad de hacer la transición a energías limpias es evidente, urgente e ineludible. Debemos limitar el aumento de la temperatura de la Tierra a 1,5 C para evitar los peores efectos del cambio climático, un desafío especialmente abrumador frente a la demanda mundial de energía en constante aumento.

Parte de la respuesta es utilizar la energía de manera más eficiente. Más del 72 por ciento de toda la energía producida en todo el mundo se pierde en forma de calor.. Por ejemplo, el motor de un automóvil usa solo alrededor del 30 por ciento de la gasolina que quema para mover el automóvil. El resto se disipa en forma de calor.

Recuperar incluso una pequeña fracción de esa energía perdida tendría un impacto tremendo en el cambio climático. Los materiales termoeléctricos, que convierten el calor desperdiciado en electricidad útil, pueden ayudar.

Hasta hace poco, la identificación de estos materiales había sido lenta. Mis colegas y yo hemos utilizado cálculos cuánticos, un enfoque de modelado basado en computadora para predecir las propiedades de los materiales, para acelerar ese proceso e identificar más de 500 materiales termoeléctricos que podrían convertir el exceso de calor en electricidad y ayudar a mejorar la eficiencia energética.

Dando grandes pasos hacia aplicaciones amplias

La transformación del calor en energía eléctrica mediante materiales termoeléctricos se basa en el «efecto Seebeck». En 1826, el físico alemán Thomas Johann Seebeck observó que la exposición de los extremos de piezas unidas de metales diferentes a diferentes temperaturas generaba un campo magnético., que más tarde se reconoció como causado por una corriente eléctrica.

Poco después de su descubrimiento, Se fabricaron generadores termoeléctricos metálicos para convertir el calor de los quemadores de gas en una corriente eléctrica.. Pero, como resultó, los metales exhiben solo un efecto Seebeck bajo – no son muy eficientes para convertir el calor en electricidad.

Una foto en blanco y negro de una mujer que gira un dial en una gran radio de sobremesa, con una linterna colgando encima.
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