Programa específic: Future and Emerging Technologies (FET).
Identificador: H2020-FETOPEN-2018-2019-2020-01
Tema: FETOPEN-01-2018-2019-2020 - FET-Open Challenging Current Thinking
Paper de l'UJI: Coordinador
Investigador principal: Jorge García Cañadas
Data d'inici: 01/01/2020
Data de finalització: 31/12/2023
Número de l’acord de subvenció: 863222 - UncorrelaTEd
Web: http://uncorrelated.uji.es/
Breu descripció:
Calor per a generar electricitat
Més del 60% de l'energia mundial es perd en forma de calor residual, la qual cosa representa al voltant de 15 TW d'energia. La recuperació del 10% d'aquesta calor residual superarà el que sumen la majoria de les fonts d'energia renovable actuals (energia solar, eòlica, geotèrmica i hidràulica). A més de la calor residual, les fonts de calor ubiqües com el sol o fins i tot el cos humà mateix es troben àmpliament a l’abast. Els dispositius termoelèctrics poden convertir la calor directament en electricitat amb un funcionament segur, net i respectuós amb el medi ambient. Es tracta de dispositius d'estat sòlid sense peces mòbils, que funcionen de manera fiable i que no requereixen manteniment.
El problema encara per resoldre de la termoelectricitat
La tecnologia termoelèctrica està limitada per la seua baixa eficiència, malgrat els grans esforços que s'han realitzat per identificar millors materials termoelèctrics. Una de les dues vies per a millorar el rendiment és la reducció de la conductivitat tèrmica, però aquesta ha assolit ja al seu límit (amorf), de manera que la segona via, la millora del factor de potència (FP), resulta crucial. Les estratègies actuals dirigides a millorar l’FP només han suposat una millora modesta, sobretot a causa de la interdependència adversa del coeficient de Seebeck (S) i la conductivitat elèctrica (σ), que produeix una disminució d'una d'aquestes propietats si s'augmenta l'altra. Aquest és un seriós obstacle a l’hora d’aconseguir l'aplicació generalitzada de la tecnologia termoelèctrica, atès que FP=σS2.
Concepte d'UncorrelaTEd
UncorrelaTEd farà realitat el somni de trencar la correlació S-σ en introduir un nou paradigma en la termoelectricitat gràcies al seu vincle amb l'electroquímica, perquè s'utilitzarà un sistema híbrid dissenyat adequadament, format per un sòlid termoelèctric porós permeat per un electròlit líquid. El sòlid porós proporciona una baixa conductivitat tèrmica, mentre que l'electròlit interactua tàcticament amb el sòlid per ampliar l'FP. Els membres d'UncorrelaTEd ja han observat millores sense precedents en l'FP (35 vegades major) utilitzant un material amb poques propietats termoelèctriques. UncorrelaTEd té com a objectiu estendre aquestes millores a diferents materials (aliatges de tel·luri de bismut, òxids i polímers) amb propietats termoelèctriques d'última generació, la qual cosa podria donar lloc a una tecnologia extraordinàriament potent capaç de proporcionar un FP més de 4 vegades major que els materials d'última generació de baixa i mitjana temperatura (<150 °C).
Impacte d'UncorrelaTEd
A causa de la gran disponibilitat de calor de grau baix, els resultats d'UncorrelaTEd es podran aplicar en molts sectors. Totes les màquines, des dels motors a reacció fins als microprocessadors, generen calor, igual que els processos de fabricació, els domèstics i fins i tot els biològics. Actualment, per exemple, el desenvolupament de la internet de les coses, que ens portarà a un nou concepte de societat (societat 5.0) amb beneficis sense precedents, està seriosament limitat per l'ús de bateries. La tecnologia d'UncorrelaTEd donarà lloc a sensors autoalimentats (per exemple, mitjançant calor corporal, gasos de fuita industrials, el medi ambient), que permetran prescindir de les bateries i dels costos de manteniment associats, a més d'evitar l'impacte perjudicial sobre el medi ambient. El sector tèxtil és un altre dels que permet la integració de materials termoelèctrics en dispositius de potència com l'electrònica implantable i els sistemes de vigilància sense fils en l'àmbit sanitari.