El uso del calor residual contribuye en gran medida al suministro de energía sostenible. Los científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT y la Universidad Tōhoku en Japón se han acercado mucho más a su objetivo de convertir el calor residual en energía eléctrica a pequeñas diferencias de temperatura. Como se informa en julio , la potencia eléctrica por huella de los generadores termomagnéticos basados en películas de aleación de Heusler se ha incrementado en un factor de 3,4.
Muchos procesos técnicos solo usan parte de la energía consumida. La fracción restante sale del sistema en forma de calor residual. Con frecuencia, este calor se libera al ambiente sin usar. Sin embargo, también se puede usar para suministro de calor o generación de energía. Cuanto más alta sea la temperatura del calor residual, más fácil y económico será su reutilización. Los generadores termoeléctricos pueden utilizar el calor residual de baja temperatura para la conversión directa en energía eléctrica. Sin embargo, los materiales termoeléctricos utilizados hasta ahora han sido costosos y, en ocasiones, incluso tóxicosAdemás, los generadores termoeléctricos requieren grandes diferencias de temperatura para alcanzar eficiencias de solo un pequeño porcentaje.
Los generadores termomagnéticos representan una alternativa prometedora. Se basan en aleaciones, cuyas propiedades magnéticas dependen en gran medida de la temperatura. La magnetización alterna induce un voltaje eléctrico en una bobina aplicada. Los investigadores ya presentaron los primeros conceptos de generadores termomagnéticos en el siglo XIX. Desde entonces, la investigación ha abarcado una variedad de materiales. Sin embargo, la energía eléctrica ha dejado mucho que desear.
Los científicos del Instituto de Tecnología de Microestructura IMT de KIT y la Universidad de Tōhoku en Japón han logrado aumentar en gran medida la potencia eléctrica por huella de los generadores termomagnéticos ". Según los resultados de nuestro trabajo, los generadores termomagnéticos ahora son competitivos con los generadores termoeléctricos establecidospor primera vez. Con esto, nos hemos acercado mucho más al objetivo de convertir el calor residual en energía eléctrica a pequeñas diferencias de temperatura ", dice el profesor Manfred Kohl, director del Grupo de Materiales y Dispositivos Inteligentes de IMT. Trabajo del equipose informa en la historia de portada del último número de julio .
Visión: recuperación de calor residual cerca de la temperatura ambiente
Las denominadas aleaciones de Heusler, compuestos intermetálicos magnéticos, se aplican en forma de películas delgadas en generadores termomagnéticos y proporcionan un gran cambio de magnetización dependiente de la temperatura y una rápida transferencia de calor. Ésta es la base del nuevo concepto deautoactivación resonante. Incluso a pequeñas diferencias de temperatura, las vibraciones resonantes se inducen en los dispositivos y se pueden convertir de manera eficiente en energía eléctrica. Aún así, la energía eléctrica de los dispositivos individuales es baja y la mejora dependerá del desarrollo y la ingeniería del material.
Los investigadores de KIT y la Universidad de Tōhoku utilizaron una aleación de níquel-manganeso-galio y encontraron que el grosor de la película de aleación y la huella del dispositivo influyen en la energía eléctrica en direcciones opuestas. Con base en este hallazgo, lograron mejorar la potencia eléctrica por huella en un factorde 3,4 aumentando el espesor de la película de aleación de cinco a 40 micrómetros. Los generadores termomagnéticos alcanzaron una potencia eléctrica máxima de 50 microvatios por centímetro cuadrado con un cambio de temperatura de sólo tres grados Celsius ". Estos resultados allanan el camino para el desarrollo degeneradores termomagnéticos personalizados conectados en paralelo para el uso potencial del calor residual cerca de la temperatura ambiente ", explica Kohl. o
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Karlsruher Institut für Technologie KIT . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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