Una batería termoeléctrica almacena energía cuando se carga convirtiendo el calor en energía química y produce electricidad cuando se descarga. Estos sistemas ofrecen potencialmente un medio alternativo para eliminar el calor residual de las plantas que queman combustibles fósiles y/o energía nuclear. [1]
En 1821, Thomas Johann Seebeck (1780-1831) descubrió el efecto termoeléctrico . El efecto Peltier simétrico ( Jean Charles Athanse Peltier , 1785-1845) utiliza una corriente eléctrica para producir diferencias de temperatura. A mediados del siglo XX, el generador termoeléctrico se utilizaba a menudo en lugar de las baterías galvánicas . [2]
En 2014, los investigadores demostraron un sistema prototipo que utiliza electrodos de cobre y amoníaco como electrolito. El dispositivo convirtió aproximadamente el 29 por ciento de la energía química de la batería en electricidad. [1]
El electrolito de amoníaco se utiliza únicamente como anolito (electrolito que rodea un ánodo) que reacciona con el electrodo de cobre a medida que el calor residual calienta el amoníaco, lo que genera electricidad. Cuando la reacción agota el amoníaco o agota los iones de cobre en el electrolito cerca del cátodo, la reacción se detiene. [1]
El calor residual se utiliza entonces para destilar el amoníaco del anolito usado. A continuación, el amoníaco se añade a la cámara del cátodo. La polaridad de la batería se invierte y el ánodo se convierte en el cátodo y viceversa. [1]
La densidad de potencia del sistema fue una densidad de potencia máxima de 60+-3 1 W m −2 (basada en un solo electrodo), con una densidad de energía máxima de 453 W hm −3 (normalizada al volumen del electrolito), sustancialmente mayor que la de otros termoeléctricos centrados en líquido. [3] La densidad de potencia aumentó con el número de baterías en el sistema. [1]
La volatilización del amoníaco del anolito gastado mediante calentamiento (simulando la destilación) y la readición de este amoníaco a la cámara del catolito gastado con el funcionamiento posterior de esta cámara como ánodo (para regenerar el cobre en el otro electrodo), produjo una densidad de potencia máxima de 60 ± 3 W m −2 , con una eficiencia energética de descarga promedio del 29% (energía eléctrica capturada versus energía química en las soluciones iniciales). Un ácido añadido al catolito aumentó la potencia en 126 ± 5 W m −2 . [3]
Las baterías basadas en telururo convierten entre el 15 y el 20 por ciento del calor en energía. [1]
El fulvaleno dirutenio promete una mayor eficiencia, pero es demasiado caro para su uso comercial. [1]