Electricidad a partir de calor

Obtener electricidad a partir de calor es una tarea ardua: el vapor del agua mueve las turbinas y generadores, creando corriente eléctrica. Pero puede hacerse de forma más fácil: células de silicio pueden convertir el calor directamente en electricidad. En ello trabajan investigadores de la Universidad de Duisburg/Essen.

La científica Gabi Schierning ha desarrollado estos novedosos semiconductores de silicio. En principio, funcionan de forma similar a los paneles fotovoltaicos, pero con la diferencia de que no se nutren de luz solar, sino de calor como fuente de energía: “Una cara de las células debe estar caliente y la otra fría. Sobre estos gradientes de temperatura se puede obtener energía eléctrica.”

Nanotecnología al rescate

La idea, en realidad, no es nueva. Pero hasta ahora, los experimentos realizados se basaban en materiales muy escasos y caros o en el plomo, metal dañino para el medio ambiente. La solución de Gabi Schierning fue, finalmente, la nanotecnología: “El problema hasta ahora era que la eficiencia de los materiales anteriores era relativamente baja. Y ahí es donde entra la nanoestructura: por medio de la llamada nanoestructuración de los materiales termoeléctricos, se puede aumentar significativamente la eficiencia.”

Esto obedece, ante todo, a que las nanopartículas de silicio son diminutas. En una célula de calor pequeña se pueden encontrar innumerables nanopartículas de silicio, que forman entre todas una enorme superficie. La multitud de interfaces hace que se reduzca la conductividad térmica del material. Con ello, se consigue que siempre haya una diferencia suficiente de temperatura entre las dos caras de la célula.

Potenciación alta... Y barata

Además de ello, es posible enriquecer el silicio en cantidades suficientes con otros elementos que potencien su conductividad eléctrica. Los expertos de la Universidad de Duisburg/Essen utilizan para ello fósforo y boro. “En nuestro caso, la potenciación con los elementos boro y fósforo es muy alta. Esta gran potenciación lleva a una alta conductividad eléctrica. Y nosotros le sacamos provecho", afirma Schierning.

Y puesto que tanto el silicio como el fósforo y el boro se pueden conseguir en grandes cantidades a precios bajos, la inventora tiene la esperanza de que esta tecnología pase a utilizarse en diferentes campos de la ciencia: “Como científica, siempre se tiene el sueño de que sus descubrimientos lleguen a ser de utilidad, y que en algún momento se comience a reciclar el calor residual para convertirlo en energía eléctrica utilizable, puesto que calor residual hay más que suficiente: en todos los procesos de combustión, en la industria química o en los coches se genera calor."

Aplicación en la vida diaria

De esta manera, las células de calor también podrían hacer funcionar un día sin luz lel alternador de los coches, según Schierning: “Existen ya muchos estudios avanzados sobre cómo se podría aplicar esta tecnología a los automóviles.  Por ejemplo, se podría colocar una célula sobre el tubo de escape, que desprende mucho calor; la célula lo convertiría directamente en energía eléctrica y así alimentaría el sistema eléctrico del auto.“

Desafortunadamente, podría pasar todavía un tiempo hasta que las células de calor salgan al mercado. Hasta el momento, nadie dispone de las cantidades de material necesarias para ello. Esto es el gran próximo desafío para los investigadores de Duisburgo, según Christof Schulz, director científico del Centro de Nanointegración de la ciudad de Renania del Norte-Westfalia: “El querer solucionar el problema del abastecimiento energético con cantidades mínimas no lleva a nada. Para estas aplicaciones es importante explorar los tramos de producción y comprobar que se está en situación de generar también grandes cantidades de material.”

Entretanto, el descubrimiento de los científicos de Duisburg podría comenzar pronto a atraer la atención del sector industrial, ya que este año, el equipo de Gabi Schierning ha ganado el primer premio de la Feria de Colonia de Materiales Innovadores, el “Innomateria Award 2012”.

Autor: Fabian Schmidt / lab
Editor: Enrique López