Investigadores del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología (KIST) desarrollaron un material que resiste hasta 1000 °C y bajo una fuerte iluminación ultravioleta. Este material térmicamente refractario se puede utilizar en diversas aplicaciones, desde sistemas espaciales y aeroespaciales hasta sistemas térmicos fotovoltaicos (TPV).
La radiación térmica, definida como la radiación electromagnética emitida por toda materia con una temperatura superior al cero absoluto, se origina del calor producido por el movimiento y la liberación de cargas dentro del material, manifestándose en forma de radiación electromagnética. Este fenómeno ha capturado el interés de la comunidad científica por su potencial para ser aprovechado como una fuente de energía alternativa.
El calor de instalaciones como plantas de generación de energía térmica y sitios industriales se puede reutilizar para calefacción, refrigeración e incluso producción de energía cuando se dispone de materiales refractarios térmicos adecuados.
Gran parte de esta investigación se ha centrado en implementar la tecnología en condiciones ambientales generales. Para ampliar el alcance de su aplicación, se buscan materiales más nuevos que puedan operar en ambientes extremos.
Nuevos materiales para nuevas formas de generar energía
En los intentos por eliminar gradualmente los combustibles fósiles, en varias partes del mundo se están llevando a cabo proyectos de generación de energía a gran escala utilizando la luz solar. Sin embargo, el espectro de radiación solar que ingresa a la Tierra pero permanece sin utilizar es otro recurso renovable que los científicos quieren aprovechar.
“Como alternativa a las energías renovables solar y eólica, cuya producción de electricidad varía según el clima, está ganando atención la tecnología de generación de energía termoeléctrica ecológica que utiliza la energía radiante emitida por el Sol y entornos de alta temperatura para generar electricidad“, dijo Jongbum. Kim, investigador principal de KIST bajo cuyo liderazgo el equipo desarrolló el nuevo material refractario térmico.
¿Cómo desarrollaron el nuevo material que resiste hasta 1000 °C?
Convencionalmente, se han utilizado materiales como tungsteno, níquel y nitruro de titanio como materiales conductores refractarios. Sin embargo, estos materiales se oxidan fácilmente a temperaturas más altas.
Según el comunicado de prensa, los investigadores utilizaron técnicas de deposición por láser pulsado para fabricar óxido de estanato de bario dopado con lantano (LBSO) en una película delgada a nanoescala. El material puede mantener su rendimiento incluso cuando se expone a temperaturas de 1.000 grados Celsius y a una intensa luz ultravioleta de 9 MW/cm2.
El equipo de investigación también fabricó un emisor térmico en la banda infrarroja utilizando LBSO y encontró que el material es estable cuando se usa en múltiples capas o como una película delgada. Esto abre la posibilidad de utilizar LBSO para la generación de energía termofotovoltaica (TPV). Curiosamente, el material permite transferir la radiación térmica a las células fotovoltaicas sin intermediarios, evitando así que su oxidación entre en contacto con el aire.
“La LBSO contribuirá a abordar el cambio climático y la crisis energética acelerando la comercialización de la generación de energía termoeléctrica“, añadió Kim en el comunicado de prensa.
Así mismo, los investigadores confían en que LBSO encontrará aplicaciones más allá de la generación de energía y el reciclaje del calor residual de equipos industriales. Dado que es resistente a la exposición a los rayos UV, el material también puede gestionar el calor generado por la absorción o la exposición a la luz solar intensa. Esto suele ocurrir en entornos extremos y puede ayudar a desarrollar aplicaciones en áreas de la aviación y el espacio.
Los hallazgos de la investigación fueron publicados en la revista Advanced Science.
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