Científicos del Laboratorio de Física Aplicada de la Universidad Johns Hopkins ha desarrollado un innovador tecnología de refrigeración gracias a las células termoeléctricas de estado sólido.
Según sus creadores, su tecnología basada en nanopelículas en estado sólido, denominada CHESS, es dos veces más eficiente que otros desarrollos similares anteriores que empleaban materiales termoeléctricos a granel y debería convertirse en una alternativa a la refrigeración utilizando unidades compresoras.
A pesar de que los sistemas de compresores que utilizan refrigerantes se bombean a través de las bobinas para la transferencia de calor han demostrado su eficacia, pero siguen siendo grandes, consumen grandes cantidades de energía y utilizan productos químicos nocivos para el medio ambiente. Por eso parece más prometedora la refrigeración termoeléctrica, en la que los electrones actúan como refrigerante, moviendo el calor a través de materiales semiconductores especializados.
Intentos anteriores de crear de un sistema productivo refrigeración termoeléctrica fracasaron porque utilizaban materiales de gran tamaño que tendrían que satisfacer las necesidades de los sistemas de refrigeración modernos del mercado. Sin embargo, la eficiencia era baja y la capacidad de la bomba de calor, insuficiente.
Investigadores del Laboratorio de Física Aplicada de Maryland han utilizado la nanotecnología para crear Controlled Hierarchical Engineered Superlattice Structures (CHESS), que crea nanopelículas ultrafinas para sistemas de refrigeración.
Los investigadores compararon módulos de refrigeración que utilizan materiales termoeléctricos de gran tamaño con sistemas que emplean nanofilms de CHESS. Los resultados de las pruebas estándar de los sistemas de refrigeración mostraron que las nanopelículas consiguen un aumento del 100% de la eficiencia en comparación con los análogos tradicionales cuando funcionan a temperatura ambiente
Los desarrolladores también afirman, que módulos de refrigeración fabricados con materiales procedentes de CHESS, serán un 75% más eficientes en general, y los sistemas de refrigeración totalmente integrados proporcionarán una mejora de la eficiencia del 70%. Durante los experimentos, cada unidad de refrigeración en funcionamiento se enfriaba utilizando sólo 0,003 cm cúbicos de materia prima, lo que equivale aproximadamente al tamaño de un grano de arena.
«Para la producción de los materiales del CHESS, utilizamos el método de deposición química en fase vapor de compuestos organometálicos. Esta tecnología de película fina tiene potencial para pasar de alimentar pequeños sistemas de refrigeración a grandes sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado en edificios, del mismo modo que las baterías de iones de litio se han ampliado para alimentar dispositivos como teléfonos móviles y vehículos eléctricos», — subrayan los investigadores.
Además, según los desarrolladores, los dispositivos basados en materiales El CHESS es capaz de convertir las diferencias de temperatura en energía útil. Esto permite abordar tecnologías escalables de captación de energía para dispositivos electrónicos e incluso naves espaciales.
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Los resultados del estudio se publican en la revista Nature
Fuente: TechxXplore
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