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Nano-engineering of high performance thermoelectrics

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Materiales termoeléctricos de nanoescala

El desarrollo de materiales termoeléctricos de nanoescala con propiedades mejoradas está abriendo el camino al desarrollo de nuevas aplicaciones terrestres y espaciales.

Tecnologías industriales

Los materiales termoeléctricos son semiconductores que combinan propiedades de calefacción y refrigeración. Esto hace que sean adecuados para la generación de energía eléctrica y para aparatos de refrigeración. No requieren el uso de gases transportadores para calentar o refrigerar, como el resto de sistemas, por lo que su ámbito de aplicación es más amplio. Las propiedades eléctricas de los semiconductores varían radicalmente con la temperatura, y cada material tiene su propio margen de funcionamiento efectivo. Una ventajosa cifra termoeléctrica. La ZT es también exclusiva de cada material, y una ZT superior indica un mejor rendimiento termodinámico. Los materiales semiconductores más utilizados son las aleaciones de telururo de bismuto, Bi-Te. No obstante, se ha desarrollado un nuevo método de aleación química que permite fabricar esas aleaciones en nanoescala. A partir de una solución que contiene ambos componentes, Bi y Te, se precipita un precursor al producto final. Este consiste en una disolución sólida de diferentes compuestos intermedios y altamente reactiva. Para conseguir la aleación de los precursores, se tratan a 350 grados Celsius para producir el material termoeléctrico con un excelente rendimiento del 95-98% de pureza Este proceso se ha usado también para desarrollar aleaciones nanocristalinas (skutterudites) de una pureza mayor del 95%. El método de aleación química desarrollado es más sencillo que el procesamiento de fusión tradicional. Las aleaciones se pueden mejorar para mejorar a su vez las propiedades ZT y TE de los materiales nanocristalinos y reducir el coste de fabricación actual. Se prevé que esto permita fabricar dispositivos termoeléctricos para la generación eléctrica, refrigeración y sensores que se podrán usar en la tierra y en el espacio. Para ello, se invita a los socios a desarrollar la tecnología a escala industrial y a fabricar productos finales basados en los materiales desarrollados.

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