Nuevos materiales para revolucionar la eficiencia de los coches

La eficiencia energética de los coches actuales da risa, o peor, pena: apenas el 20-25% de la energía calorífica producida por un motor de explosión se aprovecha para mover el vehículo o hacer funcionar el aire acondicionado u otros accesorios; el resto se pierde por el tubo de escape. Ahora, un material termoeléctrico ideado por científicos estadounidenses promete capturar y utilizar una buena parte de ese calor residual para convertirlo en electricidad.

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Apenas el 20-25% de la energía calorífica producida por un motor de explosión se aprovecha

Se trata de un compuesto que duplica la eficiencia de los mejores generadores termoeléctricos en el mercado, o al menos eso aseguran sus inventores, tecnólogos de la Universidad de Ohio (EE UU), en el último número de Science.

La termo-electricidad se deriva de la propiedad de ciertos metales de generar un voltaje cuando se calientan; o, cuando funcionan en el modo inverso, de suministrar calefacción o aire acondicionado. Si he entendido bien, en un circuito termoeléctrico, el calor aplicado en un extremo desplaza los electrones al otro extremo, creando una corriente eléctrica; a la inversa, aplicando una corriente se desplazará calor al otro extremo, de donde saldrá expelido. El tamaño de estos dispositivos, sólidos y sin partes móviles (susceptibles de estropearse), puede agrandarse o achicarse con relativa facilidad.

Los transbordadores de la NASA ya cuentan con artefactos similares, y algunas industrias se valen de ellos en la fabricación de sistemas de refrigeración sin los compuestos contaminantes habituales en tales equipamientos. Pero su generalización se ha visto frenada por su alto costo y su baja eficacia energética (siete por ciento).

El artefacto termoeléctrico ideal sería muy buen conductor de electricidad y a la vez muy mal conductor de calor. Esta combinación de cualidades rara vez se da en nuestro medio, pero en teoría sería más factible de conseguir en el nanomundo. ¿Por qué? Porque el calor no circula con facilidad a través de los nanoestructuras.

La intuición de que el nanomundo escondía el secreto de cómo reducir la conductividad térmica guió a los investigadores de Ohio en sus ensayos con nanomateriales. Experiencias ajenas en entornos cuánticos, les sugirieron que los elementos más adecuados para sus fines eran el talio y el telurio. Ensayando por esa vía construyeron un convertidor termoeléctrico de talio revestido de telurio. En las pruebas de laboratorio, el aparato capturó una fracción del calor residual emitido por un calentador; y lo hizo como cualquier máquina térmica acoplada a un generador eléctrico, sólo que en vez de trabajar con agua y vapor opera con electrones y produce electricidad directamente. El dispositivo registró su mayor eficiencia entre 232 y 510º C, el rango de temperatura propio de un motor de explosión, duplicando la plusmarca obtenida por sus homólogos de sodio revestido de telurio, los más utilizados hasta el momento.

"Los convertidores termoeléctricos son muy pequeños si los comparamos con las demás máquinas térmicas, tanto como lo es el transistor respecto de las válvulas al vacío", observa Joseph Heremans, el jefe del equipo de Ohio.

Una tecnología muy prometedora, sin duda; y tanto que el gobierno estadounidense confía en que los convertidores termoeléctricos reemplacen al motor de explosión a mediados del presente siglo. Por lo pronto, las opciones reales parecen mucho más modestas, y no por eso menos interesantes: por ejemplo, suministrar energía al equipo de aire acondicionado y calefacción del coche –un voraz tragón de combustible-, recargar continuamente las baterías, cuya vida útil se alargaría considerablemente, o incluso, como ya ocurre en algunos automóviles de lujo, enfriar o calentar los asientos.