Convertir la energía térmica en una fuente de combustible viable

• Fecha : 31 de agosto de 2017
• Fuente : Universidad Estatal de Washington
• Resumen : Un nuevo dispositivo podría algún día convertir el calor generado por una amplia gama de componentes electrónicos en una fuente de combustible utilizable. El dispositivo es un material compuesto de múltiples componentes y capas llamado diodo van der Waals Schottky. Convierte el calor en electricidad hasta tres vecesmás eficiente que el silicio, un material semiconductor ampliamente utilizado en la industria electrónica.

Un nuevo dispositivo que está desarrollando el físico Yi Gu de la Universidad Estatal de Washington podría algún día convertir el calor generado por una amplia gama de dispositivos electrónicos en una fuente de combustible utilizable.

El dispositivo es un material compuesto de múltiples componentes y capas llamado diodo van der Waals Schottky. Convierte el calor en electricidad hasta tres veces más eficientemente que el silicio, un material semiconductor ampliamente utilizado en la industria electrónica. Aunque todavía está en una etapa tempranade desarrollo, el nuevo diodo podría eventualmente proporcionar una fuente adicional de energía para todo, desde teléfonos inteligentes hasta automóviles.

"La capacidad de nuestro diodo para convertir calor en electricidad es muy grande en comparación con otros materiales a granel que se utilizan actualmente en la electrónica", dijo Gu, profesor asociado en el Departamento de Física y Astronomía de WSU. "En el futuro, una capa podría serconectado a algo caliente como el escape de un automóvil o el motor de una computadora y otro a una superficie a temperatura ambiente. El diodo usaría el diferencial de calor entre las dos superficies para crear una corriente eléctrica que podría almacenarse en una batería y usarse cuando fuera necesario."

Gu publicó recientemente un artículo sobre el diodo Schottky en La Revista de Letras de Química Física .

un nuevo tipo de diodo

En el mundo de la electrónica, los diodos Schottky se utilizan para guiar la electricidad en una dirección específica, similar a cómo una válvula en una tubería principal de agua dirige el flujo de líquido que la atraviesa. Se fabrican uniendo un metal conductor como el aluminio a unamaterial semiconductor como el silicio.

En lugar de combinar un metal común como el aluminio o el cobre con un material semiconductor convencional como el silicio, el diodo de Gu está hecho de una capa múltiple de selenuro de indio cristalino microscópico. Él y un equipo de estudiantes graduados utilizaron un proceso de calentamiento simple para modificar una capadel selenuro de indio para que actúe como un metal y otra capa para actuar como un semiconductor. Luego, los investigadores utilizaron un nuevo tipo de microscopio confocal desarrollado por Klar Scientific, una empresa de nueva creación fundada en parte por el físico de WSU Matthew McCluskey, para estudiar supropiedades electrónicas de los materiales.

A diferencia de sus homólogos convencionales, el diodo de Gu no tiene impurezas ni defectos en la interfaz donde se unen el metal y los materiales semiconductores. La conexión suave entre el metal y el semiconductor permite que la electricidad viaje a través del dispositivo de varias capas con una eficiencia de casi el 100 por ciento.

"Cuando unes un metal a un material semiconductor como el silicio para formar un diodo Schottky, siempre se forman algunos defectos en la interfaz", dijo McCluskey, coautor del estudio. "Estas imperfecciones atrapan electrones, lo que impideel flujo de electricidad. El diodo de Gu es único en el sentido de que su superficie no parece tener ninguno de estos defectos. Esto reduce la resistencia al flujo de electricidad, lo que hace que el dispositivo sea mucho más eficiente desde el punto de vista energético ".

Próximos pasos

Gu y sus colaboradores están investigando actualmente nuevos métodos para aumentar la eficiencia de sus cristales de selenuro de indio. También están explorando formas de sintetizar grandes cantidades del material para que pueda convertirse en dispositivos útiles.

"Si bien aún se encuentra en las etapas preliminares, nuestro trabajo representa un gran paso adelante en el campo de la termoeléctrica", dijo Gu. "Podría desempeñar un papel importante en la realización de una sociedad más eficiente desde el punto de vista energético".

Fuente de la historia :

Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Washington . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.

Referencia de la revista :

1. Qiaoming Wang, Liangliang Yang, Shengwen Zhou, Xianjun Ye, Zhe Wang, Wenguang Zhu, Matthew D. McCluskey, Yi Gu. Uniones van der Waals Schottky de fase definida con propiedades termoeléctricas significativamente mejoradas . La Revista de Letras de Química Física , 2017; 8 13: 2887 DOI : 10.1021 / acs.jpclett.7b01089