Valencià:
Feu un cop d'ull al voltant vostre i comproveu quantes fonts de calor podeu trobar-hi. Probablement assenyalareu en primer lloc el Sol, que irradia calor durant moltes hores del dia. També les llums dels edificis, que s'escalfen quan estan en funcionament, així com els ordinadors i els telèfons mòbils. I què em dieu dels vostres propis cossos? Es troben a uns 36 °C, uns graus més que la temperatura ambient. Hi ha molts altres exemples, com ara els fluids calents que hi ha en les canonades, els gasos d’escapament dels cotxes o els forns industrials, ja que la calor és omnipresent.
En general, es considera que més del 60 % de l'energia mundial es perd en forma de calor residual, la qual cosa representa una enorme quantitat d'energia.
Una recuperació del 10 % d'aquesta calor residual suposaria una quantitat superior a la producció conjunta de les fonts d'energia renovables actuals, com la solar, l'eòlica, la geotèrmica i la hidràulica. Així doncs, les tecnologies que són capaces de convertir la calor en electricitat poden contribuir enormement a resoldre l'actual crisi energètica.
Els materials termoelèctrics converteixen directament la calor en electricitat
Una de les tecnologies disponibles són els dispositius termoelèctrics, que poden convertir directament la calor en electricitat amb un funcionament segur, net i respectuós amb el medi ambient.
Quan un material termoelèctric experimenta un canvi de temperatura, es crea una tensió elèctrica que pot convertir-se en electricitat.
El voltatge que es pot obtenir per cada grau de diferència de temperatura es denomina coeficient de Seebeck, que convé que siga el més alt possible.
A part d'aquest paràmetre, és important que un material termoelèctric presente una conductivitat elèctrica alta i una conducció tèrmica baixa. Aquestes tres propietats estan estretament interrelacionades, la qual cosa en dificulta l’optimització i constitueix actualment un dels principals obstacles per aconseguir materials termoelèctrics eficients.
Projecte UncorrelaTEd: millora de l'eficiència dels dispositius termoelèctrics
El projecte UncorrelaTEd, coordinat pel Dr. Jorge García Cañadas, de la Universitat Jaume I, tracta de trobar una solució a aquest problema, centrant-se específicament en la correlació adversa entre el coeficient de Seebeck i la conductivitat elèctrica (un disminueix quan l'altre augmenta).
Per aconseguir aquest objectiu, s'està desenvolupant un nou dispositiu híbrid sòlid-líquid. En aquest sistema, un material termoelèctric porós (el sòlid) és permeat per un electròlit líquid (una sal dissolta en un dissolvent), que està dissenyat per interactuar tàcticament amb el sòlid i augmentar simultàniament el coeficient de Seebeck i la conductivitat elèctrica.
El projecte es va basar en els resultats inicials satisfactoris que va donar aquest sistema sòlid-líquid, i que es van aconseguir en un material sòlid de rendiment modest. Per aquesta raó, malgrat les millores significatives, no es van aconseguir eficiències globals molt elevades.
El projecte UncorrelaTEd pretén estendre aquestes millores als aliatges de tel·lurur de bismut, que són els millors materials termoelèctrics a temperatura ambient. A més d'aquests aliatges, el projecte també estudiarà altres dues famílies de materials, òxids i polímers, ja que s'espera que el plantejament del projecte puga tenir una aplicació àmplia.
Encara que el seu rendiment no siga tan alt com el del tel·lurur de bismut, ofereixen diferents avantatges: tenen una estabilitat química major, presenten uns costos menors i són més abundants, menys tòxics i flexibles, i més fàcils de processar.
En el projecte, format per sis socis, tres institucions treballen en el desenvolupament de les tres famílies diferents de materials (el KTH a Suècia, l’IREC a Espanya i Specific Polymers a França). S'enfronten al repte de preparar pel·lícules poroses de diferents materials amb un bon rendiment inicial, que s'espera potenciar amb la presència d'electròlits. La Universitat Jaume I s'encarrega de la integració de les pel·lícules sòlides amb els electròlits i de la seua optimització, amb la finalitat de proporcionar les majors eficiències possibles. Solvionic, de França, contribueix al projecte aportant líquids iònics, que es provaran com a electròlits.
Actualment, el projecte se centra en la investigació exhaustiva dels aliatges de tel·lurur de bismut i dels polímers. Els òxids seran els següents.
La tecnologia del projecte podria aplicar-se a diversos sectors
S'espera que els resultats de UncorrelaTEd puguen aplicar-se en molts sectors. Per exemple, el desenvolupament de la Internet de les Coses (IoT, per les sigles en anglès), que donarà lloc a un nou concepte de societat (Societat 5.0) amb beneficis sense precedents, està actualment molt limitat per l'ús de bateries.
La tecnologia UncorrelaTEd podria donar lloc a sensors autoalimentats (utilitzant, per exemple, la calor corporal i els gasos d’escapament industrials), i això permetria prescindir de bateries i evitar els costos de manteniment associats i l’impacte mediambiental nociu que tenen.
El tèxtil és un altre sector en el qual els materials termoelèctrics poden integrar-se en dispositius electrònics, com ara els implantables i els sistemes sense cables de monitoratge de la salut.
Article publicat per l'investigador principal, Jorge García Cañadas, en Innovation News Network (Juliol 2023).

Español:
Echa un vistazo a tu entorno y comprueba cuántas fuentes de calor puedes encontrar. Probablemente señalarás en primer lugar el Sol, que irradia calor durante muchas horas del día. También las luces de los edificios, que se calientan cuando están en funcionamiento, así como los ordenadores portátiles, los ordenadores y los teléfonos móviles. ¿Y sus propios cuerpos? Están a unos 36ºC, algunos grados más que la temperatura ambiente. Hay muchos otros ejemplos -fluidos calientes en tuberías, gases de escape de coches y hornos industriales-, ya que el calor es omnipresente.
En general, se considera que más del 60% de la energía mundial se pierde en forma de calor residual, lo que representa una enorme cantidad de energía.
Una recuperación del 10% de este calor residual superaría la suma de la mayoría de las fuentes de energía renovables actuales, como la solar, la eólica, la geotérmica y la hidráulica. De ahí que las tecnologías capaces de convertir el calor en electricidad puedan contribuir enormemente a resolver la actual crisis energética.
Los materiales termoeléctricos convierten directamente el calor en electricidad
Una de las tecnologías disponibles son los dispositivos termoeléctricos, que pueden convertir directamente el calor en electricidad con un funcionamiento seguro, limpio y respetuoso con el medio ambiente.
Cuando existe una diferencia de temperatura a través de un material termoeléctrico, se crea una tensión eléctrica que puede convertirse en electricidad.
El voltaje que se puede obtener por cada grado de diferencia de temperatura se denomina coeficiente Seebeck, que debe ser el más alto posible.
Aparte de este parámetro, es importante que un material termoeléctrico presente una alta conductividad eléctrica y una baja conducción térmica. Estas tres propiedades están fuertemente interrelacionadas, lo que dificulta su optimización y constituye actualmente uno de los principales obstáculos para conseguir materiales termoeléctricos eficientes.
Proyecto pendiente: mejora de la eficiencia de los dispositivos termoeléctricos
El proyecto UncorrelaTEd, coordinado por el Dr. Jorge García Cañadas de la Universitat Jaume I, trata de encontrar una solución a este problema, centrándose específicamente en la correlación adversa entre el coeficiente Seebeck y la conductividad eléctrica (uno disminuye cuando el otro aumenta).
Para lograr este objetivo, se está desarrollando un novedoso dispositivo híbrido sólido-líquido. En este sistema, un material termoeléctrico poroso (el sólido) es permeado por un electrolito líquido (una sal disuelta en un disolvente), que está diseñado para interactuar tácticamente con el sólido y aumentar simultáneamente el coeficiente Seebeck y la conductividad eléctrica.
El proyecto se basó en los exitosos resultados iniciales obtenidos en este sistema sólido-líquido, que se lograron en un material sólido de rendimiento modesto. Por esta razón, a pesar de las importantes mejoras, no se alcanzaron eficiencias globales muy elevadas.
El proyecto UncorrelaTEd pretende ampliar estas mejoras a las aleaciones de teluro de bismuto, que son los mejores materiales termoeléctricos en torno a la temperatura ambiente. Además de estas aleaciones, el proyecto también estudiará otras dos familias de materiales: óxidos y polímeros, ya que se espera que el planteamiento del proyecto pueda aplicarse ampliamente.
Aunque su rendimiento no es tan alto como el del teluro de bismuto, ofrecen distintas ventajas, como una mayor estabilidad química, menores costes y mayor abundancia, menor toxicidad y flexibilidad, y facilidad de procesamiento.
En el proyecto, formado por seis socios, tres instituciones trabajan en el desarrollo de las tres familias diferentes de materiales (KTH en Suecia, IREC en España y Specific Polymers en Francia). Se enfrentan al reto de preparar películas porosas de distintos materiales con un buen rendimiento inicial, que se espera potenciar con la presencia de electrolitos. La Universitat Jaume I de España se encarga de la integración de las películas sólidas con los electrolitos y de su optimización, con el fin de proporcionar las mayores eficiencias posibles. Solvionic, de Francia, contribuye al proyecto aportando líquidos iónicos, que se probarán como electrolitos.
Actualmente, el proyecto investiga intensamente aleaciones y polímeros de teluro de bismuto. Los óxidos serán los siguientes.
La tecnología del proyecto podría aplicarse a diversos sectores
Se espera que los resultados de UncorrelaTEd puedan aplicarse en muchos sectores. Por ejemplo, el desarrollo de la Internet de las Cosas (IoT), que dará lugar a un nuevo concepto de sociedad (sociedad 5.0) con beneficios sin precedentes, está actualmente muy limitado por el uso de baterías.
La tecnología UncorrelaTEd podría conducir a sensores autoalimentados -utilizando, por ejemplo, el calor corporal y los gases de escape industriales- eliminando la necesidad de baterías y sus costes de mantenimiento asociados y su nocivo impacto medioambiental.
Los textiles son otro sector en el que los materiales termoeléctricos pueden integrarse en dispositivos de alimentación, como la electrónica implantable y los sistemas de monitorización inalámbricos para la atención sanitaria.
Artículo publicado por el investigador principal, Jorge García Cañadas, en Innovation News Network (Julio 2023).