Los compuestos similares a jaulas llamados clatratos podrían usarse para recolectar el calor residual y convertirlo en electricidad. Los químicos de UC Davis acaban de descubrir una clase completamente nueva de clatratos, lo que podría abrir nuevas formas de fabricar y aplicar estos materiales.
Un clatrato es básicamente una jaula de átomos con otro átomo atrapado dentro, dijo Kirill Kovnir, profesor asistente de química en UC Davis, quien dirigió el trabajo, publicado recientemente en la revista Angewandte Chemie . Debido a que la jaula es relativamente grande en comparación con el átomo, el átomo atrapado puede sacudirse por dentro, y eso significa que los clatratos conducen el calor muy mal, dijo.
Sin embargo, lo que pueden hacer es convertir el calor en electricidad .
"Nuestras fuentes de energía desperdician alrededor del 60 por ciento o más como calor", dijo Kovnir. Por ejemplo, el motor de un automóvil genera mucho calor, casi ninguno de los cuales es capturado útilmente
Los dispositivos termoeléctricos que pueden convertir el calor en electricidad se han utilizado, por ejemplo, para alimentar los rovers de Marte, donde una fuente radiactiva emite calor que se convierte en electricidad para alimentar el rover. La termoeléctrica ampliamente disponible podría usarse para aplicaciones que alimentan un reloj concalor corporal para hacer que los vehículos sean más eficientes.
Clatratos de metales y otros átomos
Los clatratos han existido durante mucho tiempo, como una clase de materiales, fueron descubiertos en 1810 por el químico Humphrey Davy. Las estructuras de clatratos basadas en agua bajo presión atrapan reservas de metano en el océano profundo.
Kovnir, sin embargo, está más interesado en clatratos construidos con átomos como cobre, zinc y fósforo y bario que son estables a temperatura ambiente.
Hasta la fecha, todos los clatratos descritos se han basado en una estructura tetraédrica: cada átomo en la jaula está unido con otros cuatro átomos. Más de 200 años después de ser descubiertos, el equipo de Kovnir ha producido y descrito clatratos estables con átomos con cinco,seis o más enlaces
"Se suponía que ese marco tenía que coordinarse tetraédricamente", dijo Kovnir. "Este es el primer caso en el que no tienen que estarlo, y sugiere que son posibles muchos más".
Los químicos en realidad estaban tratando de probar la estabilidad de la estructura del clatrato cuando descubrieron los nuevos compuestos. Para formar cuatro enlaces, cada átomo necesita cuatro electrones disponibles. Al agregar átomos con más electrones como el zinc Kovnir esperaba sercapaz de romper la estructura del clatrato. En cambio, descubrieron que podían producir estructuras completamente nuevas y estables, incluida una con una jaula de átomos de zinc, cobre y fósforo que atrapaban un átomo de bario. La nueva estructura apareció en la portada de la revista Angewandte Chemie, con una investigación destacada que lo acompaña.
Los siguientes pasos son optimizar las propiedades termoeléctricas de los nuevos materiales y ver si pueden ajustarlos para obtener el mejor rendimiento, dijo Kovnir.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Davis . Original escrito por Andy Fell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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