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FP7

NANOHITEC — Resultado resumido

Project ID: 263306
Financiado con arreglo a: FP7-NMP
País: Liechtenstein

Coches impulsados por calor residual

Empleando películas finas nanométricas, un equipo de investigadores financiado por la UE trabajó en la mejora de la eficiencia de los convertidores termoeléctricos. La generación eléctrica a partir del calor residual de los escapes de los automóviles constituye una aplicación interesantísima de la tecnología de este proyecto.
Coches impulsados por calor residual
Los convertidores termoeléctricos utilizan un par de células termoeléctricas semiconductoras para convertir la energía térmica en eléctrica. Estos convertidores aplican el denominado efecto Seebeck, un fenómeno por el que se genera una tensión cuando las uniones de dos materiales distintos se mantienen a temperaturas diferentes.

Unos costes de montaje elevados y el empleo de telururo de bismuto, que es a la vez costoso y tóxico, impiden que los dispositivos termoeléctricos se desarrollen fuera de mercados nicho —como los enfriadores en equipos electrónicos— y se conviertan en tecnología estándar. Mediante el proyecto NANOHITEC (Nano-structured high-efficiency thermo-electric converters) se abordaron estos retos, centrándose en el desarrollo de convertidores termoeléctricos de alta eficiencia basados en una tecnología multicapa que permitiese una producción en masa y emplease materiales no tóxicos y fáciles de conseguir.

La labor experimental sobre nanoestructuras termoeléctricas se complementó con trabajos de modelización a nivel atómico. Unas herramientas de análisis permitieron al equipo describir y explicar el transporte eléctrico y térmico en materiales termoeléctricos a base de aleaciones de silicio-germanio. Los resultados demostraron que los portadores de canal pueden aumentar sustancialmente la eficiencia de estos materiales a la hora de transformar calor en electricidad.

Utilizando una variante del bombardeo magnetrónico, los investigadores elaboraron nanoestructuras empleando películas finas de silicio y germanio así como películas de distintos carburos de boro. Unas tasas de deposición elevadas permitieron preparar películas densas con una cristalinidad elevada.

Además de aplicar el bombardeo magnetrónico, los investigadores experimentaron con otras técnicas de síntesis para elaborar películas de carburo de boro. En concreto, mediante sinterización por chispa de plasma se obtuvieron nanopartículas de carburo de boro con un crecimiento de grano reducido. Otra alternativa fue la técnica de deposición sobre cinta con mezclas de polvos de carburo de boro.

El proyecto NANOHITEC se puso en marcha para mejorar los procesos de deposición de materiales de cara a desarrollar convertidores termoeléctricos que permitan impulsar automóviles aprovechando el calor residual de manera eficiente. Estos procesos nuevos de deposición de materiales termoeléctricos desarrollados en el marco del proyecto NANOHITEC pueden suponer el inicio de una generación nueva de dispositivos termoeléctricos rentables y más respetuosos con el medio ambiente, elaborados a partir de materiales no tóxicos y más abundantes.

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Palabras clave

Calor residual, coches, convertidores termoeléctricos, NANOHITEC, nanoestructuras, bombardeo magnetrónico
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