Científicos de la Universidad del Sureste de China han desarrollado nuevo material a base de cemento, capaz de generar y almacenar electricidad a partir del calor.
Se trata de una mezcla de cemento e hidrogel desarrollada por un grupo de científicos dirigidos por el profesor Zhou Yang. Los científicos se inspiraron en la estructura en capas del tallo de las plantas para crear un material que convirtiera la energía térmica en electricidad y la almacenara.
Un nuevo material basado en el cemento e hidrogel presenta un factor de potencia térmica (coeficiente Seebeck) de — 40,5 mV/K y un Factor Q
parámetro de un sistema oscilatorio que determina la amplitud de resonancia y caracteriza cuántas veces las reservas de energía del sistema son mayores que las pérdidas de energía durante un cambio de fase de 1 radián. Es decir, cuanto mayor sea el factor de calidad del sistema oscilatorio, menor será la pérdida de energía en cada periodo y más lento será el decaimiento de las oscilaciones— 6,6×10-². Estos valores son 10 y 6 veces superiores a los registrados para materiales termoeléctricos similares a base de cemento.
El cemento tiene propiedades de efecto termoeléctrico iónico, es decir, puede generar electricidad. Sin embargo, este efecto suele ser demasiado débil para utilizarlo en la práctica. La razón es que la estructura del cemento es demasiado densa, lo que limita la velocidad de los iones.
«La diferencia de velocidad de difusión entre cationes y aniones en una solución de cemento con poros debida a la diferencia de interacción con las paredes de los poros confiere al cemento propiedades termoeléctricas iónicas. Sin embargo, el aislamiento de los poros por la densa matriz de cemento impide el transporte rápido de iones con mayor velocidad de difusión, impidiendo el aumento de la diferencia de movilidad entre los iones y limitando el aumento del coeficiente Seebeck» — explican los investigadores.
Para resolver este problema, los científicos han creado una estructura multicapa. En esta estructura, las capas de cemento alternar con capas de hidrogel alcohol polivinílico. Las capas de hidrogel dejan pasar rápidamente los iones de hidróxido (OH-). Al mismo tiempo, las zonas entre el cemento y el hidrogel están diseñadas para unirse fuertemente a los iones de calcio (Ca²⁺) y menos fuertemente al OH-.
Este desequilibrio aumenta el efecto termoeléctrico, acelerando el movimiento de ciertos iones y creando una diferencia significativa en la movilidad. Sin embargo, el innovador material no sólo es capaz de generar electricidad, también puede almacenarla como una batería. Su estructura multicapa le confiere tanto las propiedades de un material duradero como la capacidad de almacenar energía eléctrica. En el futuro permitirá a los edificios el material puede utilizarse para alimentar sensores y sistemas de comunicación inalámbricos directamente integrados en estructuras, puentes y carreteras construidos con este material.
Según los investigadores, la estructura multicapa que han desarrollado permite un gran número de sitios de interacción que potenciarán los iones del cemento y contribuirán a mejorar las características termoeléctricas Imagínese aceras que alimentan las farolas o puentes que controlan su propio estado estructural sin fuentes de energía externas.
Los resultados del estudio se publicaron en la revista Science Bulletin
Nuevas películas de óxido de titanio convierten la luz solar en calor de forma inmediata
Otro logro significativo en el campo de la eficiencia energética fue la creación del Instituto Nacional Canadiense de Investigación Científica.
Los científicos consiguieron crear una fina película a base de óxido de titanio Una fase especial de Ti₄O₇, conocida como fase «de Magnesia», es un subóxido de titanio en polvo con propiedades eléctricas y químicas únicas. Un nuevo material que puede convertir directamente la luz solar en calor con una eficacia sorprendentemente alta.
«El Ti₄O₇ se sintetiza clásicamente por métodos de reducción térmica en forma de polvo. Estos métodos no suelen permitir la síntesis de una fase pura del material Ti₄O₇ ni el control preciso de su composición, morfología y nanoestructura», — explica uno de los autores principales del estudio, estudiante de doctorado del Instituto Nacional de Investigaciones Científicas, Louis Pichon.
Según él, estos métodos suelen producir fases mixtas que limitan las propiedades del material, incluida la conductividad eléctrica. Además, el material utilizable se limita al tamaño de pequeños gránulos.
.
Para resolver este problema, el equipo dirigido por el profesor El Hakany utilizó el método de pulverización catódica por magnetrón. Este método permite depositar películas finas y es muy utilizado en la industria de los semiconductores. Con ayuda de esta tecnología, los desarrolladores pudieron aplicar finas películas de Ti₄O₇ con un grosor de varios cientos de nanómetros a revestimientos de metal, silicio y vidrio.
Basándose en la física de estos flujos de aire y la transferencia de calor, si la cumbrera del tejado es inferior a unos 0,9 m, debería ser unas tres o cuatro veces más ancha que su altura para minimizar la pérdida de calor.
Los resultados del estudio se publicaron en la revista International Communications in Heat and Mass Transfer
Basado en los materiales Interesting Engineering; TechXplore
Spelling error report
The following text will be sent to our editors: