El enfoque novedoso utiliza gas electrónico bidimensional de alta movilidad, lo que aumenta la eficiencia de conversión termoeléctrica.
Más del 60% de la energía producida por los combustibles fósiles se pierde en forma de calor. La conversión de energía termoeléctrica ha atraído mucha atención como una forma de convertir el calor residual de plantas de energía, fábricas y automóviles en electricidad. Sin embargo, las tecnologías disponibles en la actualidad necesitan mejoras parahacerse viable a escala industrial.
Investigadores de la Universidad de Hokkaido en Japón han propuesto el uso de electrones de alta movilidad generados en una interfaz de semiconductores llamada gas de electrones 2D 2DEG, que puede mejorar la capacidad de los materiales termoeléctricos para convertir la energía térmica en electricidad.
Los investigadores hicieron un transistor en el 2DEG en la interfaz entre dos materiales semiconductores, el nitruro de aluminio y el nitruro de galio. Cuando se aplicó un campo eléctrico, las concentraciones de 2DEG podían modularse sin reducir su alta movilidad. El "factor de potencia del 2DEG,"que es una medida de su potencia eléctrica, es de dos a seis veces mayor que la mayoría de los materiales termoeléctricos de última generación".
La conversión eficiente de energía termoeléctrica requiere materiales con alta conductividad eléctrica, baja conductividad térmica y una gran potencia termoeléctrica que es un alto voltaje producido en respuesta a la diferencia de temperaturas en todo el material.
Las técnicas actuales de nanoestructuración han logrado reducir significativamente la conductividad térmica de estos materiales, mejorando así su rendimiento. También es necesario un alto factor de potencia para la generación eficiente de energía, pero mejorarlo ha sido limitado porque requiere aumentar simultáneamente la termopotencia de un material y suconductividad eléctrica, lo cual es difícil. La conductividad eléctrica se ha mantenido baja debido a las impurezas ionizadas en el material que suprime la movilidad de los electrones.
La aplicación de un campo eléctrico al transistor fabricado por los investigadores de la Universidad de Hokkaido permite modular tanto la termopotencia del material como su conductividad eléctrica sin suprimir su alta movilidad.
"Aunque el dispositivo no se puede usar como generador termoeléctrico porque es demasiado delgado, el enfoque de gas electrónico en 2D debería abrir caminos para mejorar aún más el rendimiento de los materiales termoeléctricos de última generación", dice Hiromichi Ohta, el líderautor del estudio publicado en la revista Ciencia avanzada .
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Hokkaido . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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