¿Es posible crear una sustancia que convierta la energía térmica en electricidad?

Gracias por A2A.

Como indica en su suplemento, casi toda nuestra tecnología de conversión de calor en energía eléctrica implica la expansión de calor para impulsar piezas mecánicas.

Un método directo es el termopar, que es lo opuesto a la bomba de calor Peltier, e igualmente ineficiente. Se basa en el contacto de dos metales disimilares que, cuando se calientan, producen un voltaje, excepto que el calor debe agotarse desde el extremo del acoplamiento.

Si tiene acceso a un chip Peltier (se usaban comúnmente para absorber el calor de las CPU hasta que los disipadores de calor más grandes demostraran ser más eficientes), desde eBay o Amazon, puede sujetarlo entre dos disipadores de calor grandes. Al calentar un lado y enfriar el otro, detectará un voltaje de los dos cables de conexión.

Como generador, esto generalmente solo se utiliza en dos aplicaciones, siendo los generadores térmicos radiactivos dominantes en el espacio. Con aletas o paneles de radiación adecuados en el exterior para mantener el diferencial de temperatura, el voltaje generado puede usarse para conducir un satélite. El segundo uso (terrestre) es leer el voltaje a través de un solo termopar para obtener una lectura precisa de la temperatura.

Una simple búsqueda de la ‘red’ encenderá las radios de termopar accionadas por velas, pero, nuevamente, no es lo suficientemente eficiente como para reemplazar los sistemas mecánicos actuales.

Otro método un poco menos directo, pero mucho más eficiente, es el Nitinol.

Cuando Nitinol (también conocido como Memory Metal ) puede doblarse fuera de forma. Cuando se somete a una temperatura, volverá a su forma original, ejerciendo una fuerza extrema que matemáticamente parece exceder la energía del calor introducido. Si bien he visto muchos modelos pequeños que, como el Stirling Heat Engine, se consideran curiosidades más bien que la generación activa de poder.

Nunca he visto un intento de usar Nitinol como motor térmico a gran escala. Su uso principal es como “Muscle Wire” en lugar de servos. Al pasar las corrientes correctas a través de dos piezas en conflicto de Nitinol, se puede lograr un posicionamiento preciso sin retroceso de engranaje.

Nitinol también ha encontrado uso en la industria de la construcción. Se perfora un agujero en un gran pilar de hormigón, y se inserta una bala aplastada de Nitinol. Cuando se aplica corriente, el Nitinol retoma su forma “sin triturar” ejerciendo fuerza suficiente para romper toda la columna de concreto. Una vez enfriado, puede ser aplastado nuevamente para la siguiente columna.

El comportamiento anomólico del Nitinol es que parece, en estos pequeños usos, violar las Leyes de la termodinámica. Tal vez cuando se amplía a tamaños útiles, las matemáticas no son tan sorprendentes, explicando por qué no lo hemos visto reemplazar las plantas de energía impulsadas por petróleo y carbón.

Motor Stirling – Wikipedia – sin vapor, solo aire caliente.

Examine los dispositivos termoeléctricos: los enfriadores Peltier funcionan a la inversa.

Las radios rusas solían ser alimentadas por el calor de las lámparas de parafina …

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Generadores Termoeléctricos

Hay una estufa de leña que funciona con un ventilador térmico y un cargador USB

BioLite CampStove

Ventilador de estufa de leña con calor | eBay

VonHaus Ventilador de estufa de 3 palas accionado por calor para leña / leña – Acero negro

Es posible, pero desafortunadamente, es un poco tarde. Busque el ‘efecto termoeléctrico’. Utiliza semiconductores para convertir las diferencias de temperatura en voltaje eléctrico y, dado que no requiere un ciclo termodinámico, permite recolectar energía de fuentes de calor más pequeñas. Hay algunas compañías exitosas basadas en la utilización de dispositivos termoeléctricos para recuperar energía del calor residual. Sin embargo, es costoso y probablemente podría ganar mucho dinero mejorando la tecnología haciéndola más eficiente y más barata de producir.

Sí, el efecto termoeléctrico. Cuando tiene dos cables o almohadillas conductoras con diferentes temperaturas, obtiene una corriente eléctrica. Este método se ha utilizado en el pasado para detectar las temperaturas en el refrigerante del motor. El problema aquí es que este método es muy ineficaz en comparación con la energía alimentada por vapor (aunque el efecto termoeléctrico se utiliza para obtener un poco más de electricidad a partir del calor residual). Haga un súper conductor a temperatura ambiente si desea ganar dinero en ese campo.

Sí, se llaman materiales termoeléctricos. Este fenómeno se conoce como efecto Seebeck. Se están realizando muchas investigaciones en este campo para aumentar la eficiencia. Los materiales basados ​​en Bi-Te son materiales termoeléctricos bien conocidos.

Eso es exactamente lo que hacen los generadores termoeléctricos. Sus eficiencias son relativamente bajas en comparación con otras formas de conversión de energía, pero son altamente confiables. Esto hace que tales dispositivos sean especialmente adecuados para aplicaciones especializadas, como sondas de espacio profundo.

El proceso se puede revertir en dispositivos que utilizan el efecto Peltier. Los refrigeradores termoeléctricos funcionan según este principio:

Refrigeración termoeléctrica – Wikipedia

Los módulos Peltier han estado disponibles por años. Hay pequeños refrigeradores que los usan. Los termopares utilizados en hornos, chimeneas y calentadores de agua a gas también generan corriente eléctrica y han existido durante mucho tiempo.

Tales dispositivos ya existen. Por ejemplo, generador termoeléctrico de radioisótopos – Wikipedia

Ya hay un dispositivo que produce electricidad a partir del calor, se llama termopar. Termopar – Wikipedia Sin embargo, la salida de estos es muy baja y no es muy útil como fuente de energía.

Si pudiera inventar algo para hacer esto a gran escala y producir una cantidad sustancial de electricidad a un costo razonable, entonces podría ganar mucho dinero.

Necesita una diferencia térmica para generar electricidad a partir del efecto termoeléctrico, al igual que para cualquier otro tipo de motor térmico.

Llegas un poco tarde para sacar provecho de este conocido fenómeno, a menos que puedas hacer que funcione mejor que la versión de cualquier otra persona; pero ya se ha hecho un gran esfuerzo en esta investigación, así que prepárate para ser más inteligente que nadie.

No es tanto una sola sustancia, pero si permite dos sustancias, como una tira con un metal diferente en cada lado, tiene termopares.