El calor interno de la Tierra, nueva fuente de energía renovable

La generación de electricidad a partir de energía geotérmica requiere dispositivos que puedan hacer uso del calor dentro de la corteza terrestre.

Recientemente, un equipo de científicos de Tokyo Tech, dirigido por Sachiko Matsushita, ha hecho grandes progresos en la comprensión y el desarrollo de células térmicas sensibilizadas (STC), un tipo de batería que puede generar energía eléctrica a 100 °C o menos.

El calor interno de la Tierra, nueva fuente de energía renovable

Existen varios métodos para convertir el calor en energía eléctrica, sin embargo, su aplicación a gran escala no es factible.

Por ejemplo, las baterías y dispositivos redox calientes y fríos basados en el efecto Seebeck no pueden simplemente ser enterrados dentro de una fuente de calor para explotarlos.

El equipo de Matsushita ha informado previamente el uso de STC como un nuevo método para convertir calor directamente en energía eléctrica mediante el uso de células solares sensibilizadas por colorante.

Una nueva batería muy estable que puede convertir directamente el calor en electricidad finalmente proporciona una forma de explotar la energía geotérmica de forma sostenible.

También reemplazaron el tinte con un semiconductor para permitir que el sistema funcione utilizando calor en lugar de luz.

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El STC, una batería, consta de tres capas intercaladas entre los electrodos: una capa de transporte de electrones (ETM), una capa semiconductora (germanio) y una capa de electrolito sólido (iones de cobre).

En resumen, los electrones pasan de un estado de baja energía a un estado de alta energía en el semiconductor al ser excitados térmicamente y luego se transfieren de forma natural al ETM.

Luego, salen por el electrodo, pasan por un circuito externo, pasan por el contraelectrodo y luego alcanzan el electrolito. Las reacciones de oxidación y reducción que involucran iones de cobre tienen lugar en ambas interfaces del electrolito, lo que resulta en la transferencia de electrones de baja energía a la capa semiconductora para que el proceso pueda comenzar de nuevo, completando así un circuito eléctrico.

Sin embargo, no estaba claro en ese momento si tal batería podría usarse como un motor perpetuo o si la corriente se detendría en algún momento.

Después de las pruebas, el equipo observó que, de hecho, la electricidad dejó de fluir después de un cierto tiempo y propuso un mecanismo para explicar este fenómeno.

Básicamente, la corriente se detiene porque las reacciones redox en la capa de electrolito se detienen debido a la reubicación de los diferentes tipos de iones de cobre.

Lo más importante, y también sorprendentemente, descubrieron que la batería puede revertir esta situación en sí misma en presencia de calor simplemente abriendo el circuito externo por algún tiempo; en otras palabras, mediante un simple interruptor.

"Con ese diseño, el calor, generalmente considerado como energía de baja calidad, se convertiría en una gran fuente de energía renovable", afirma Matsushita en un comunicado.

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