Los investigadores han desarrollado un nuevo dispositivo termoeléctrico orgánico que puede recolectar energía de la temperatura ambiente.Si bien los dispositivos termoeléctricos tienen varios usos hoy en día, todavía existen obstáculos para su plena utilización.Combinando las capacidades únicas de los materiales orgánicos, el equipo logró desarrollar un marco para la generación de energía termoeléctrica a temperatura ambiente sin ningún gradiente de temperatura.

Sus hallazgos fueron publicados en la revistaComunicaciones de la naturaleza.

Los dispositivos termoeléctricos, o generadores termoeléctricos, son una serie de materiales generadores de energía que pueden convertir el calor en electricidad siempre que haya unagradiente de temperaturaâdonde un lado del dispositivo está caliente y el otro lado está frío.Dichos dispositivos han sido un foco importante de investigación y desarrollo por su utilidad potencial en la recolección.calor residualde otros métodos de generación de energía.

Quizás el uso más conocido de los generadores termoeléctricos sea ensondas espacialescomo el rover Mars Curiosity o la sonda Voyager.Estas máquinas funcionan con radioisótopos.generadores termoeléctricos, donde el calor generadoisótopos radiactivosproporciona el gradiente de temperatura para que los dispositivos termoeléctricos alimenten sus instrumentos.

Sin embargo, debido a problemas que incluyen el alto costo de producción, el uso de materiales peligrosos, la baja eficiencia energética y la necesidad de temperaturas relativamente altas, los dispositivos termoeléctricos siguen estando infrautilizados en la actualidad.

"Estábamos investigando formas de fabricar un dispositivo termoeléctrico que pudiera recolectar energía de la temperatura ambiente. Nuestro laboratorio se centra en la utilidad y aplicación decompuestos orgánicos, y muchos compuestos orgánicos tienenpropiedades unicasdonde pueden transferir energía fácilmente entre sí", explica la profesora Chihaya Adachi del Centro de Investigación en Electrónica y Fotónica Orgánica (OPERA) de la Universidad de Kyushu, quien dirigió el estudio.

"Un buen ejemplo del poder de los compuestos orgánicos lo podemos encontrar en los OLED o las células solares orgánicas".

La clave era encontrar compuestos que funcionaran bien como interfaces de transferencia de carga, es decir, que pudieran transferir electrones entre sí fácilmente.Después de probar varios materiales, el equipo encontró dos compuestos viables: ftalocianina de cobre (CuPc) y hexadecafluoro ftalocianina de cobre (F₁₆CuPc).

"Para mejorar las propiedades termoeléctricas de esta nueva interfaz, también incorporamos fullerenos y BCP", continúa Adachi."Se sabe que son buenos facilitadores del transporte de electrones. La adición de estos compuestos mejoró significativamente la potencia del dispositivo. Al final, obtuvimos un dispositivo optimizado con una capa de 180 nm de CuPc, 320 nm de F₁₆CuPc, 20 nm de fullereno y 20 nm de BCP."

El dispositivo optimizado tenía un voltaje de circuito abierto de 384 mV, un cortocircuitodensidad de corrientede 1,1 μA/cm², y una salida máxima de 94 nW/cm².Además, todos estos resultados se lograron a temperatura ambiente sin el uso de un gradiente de temperatura.

"Ha habido avances considerables en el desarrollo dedispositivos termoeléctricos, y nuestro nuevo dispositivo orgánico propuesto sin duda ayudará a avanzar", concluye Adachi.

"Nos gustaría seguir trabajando en este nuevo dispositivo y ver si podemos optimizarlo aún más con diferentes materiales. Incluso podemos lograr una mayor densidad de corriente si aumentamos el área del dispositivo, lo cual es inusual incluso para materiales orgánicos. Simplemente funciona.demostrar que los materiales orgánicos tienen un potencial asombroso".