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Que es una Celda Peltier

Celda peltier

El efecto Peltier

El efecto Peltier se produce cuando hacemos pasar  una corriente eléctrica continua por un circuito compuesto  por dos materiales. Si bien sus uniones están a la misma temperatura, al paso de la corriente se produce el efecto termo eléctrico. Una absorbe calor y la otra lo desprende.

Si  invertimos la polaridad de la corriente eléctrica, también se invierte la temperatura de las membranas. Este efecto fue descubierto por el físico Francés Jean Charles Peltier en 1834.

La celda Peltier

Está compuesta por dos materiales semiconductores, uno es Bismuto tipo N y el otro Teluro tipo P para ser tipo P o N, buenos conductores de electricidad y malos conductores del calor unidos entre si por una lámina de cobre.

Si en el lado del material N se aplica el polo positivo de una fuente de alimentación de corriente continua y en el lado del material P el polo negativo, la placa de cobre de la parte superior se enfría, mientras que la inferior se calienta. Si en esta misma celda, se invierte la polaridad de alimentación, se invierte el efecto de la temperatura. Los elementos de un módulo Peltier son bloques de 1 mm cúbico

Usos

En materia energética, como generador de calor, las celdas Peltier son algo ineficientes para elevar la temperatura en relación a las resistencias eléctricas. Pero son mucho mas eficiente refrigerando, que el típico sistema de refrigeración con compresores.
Un módulo puede generar una potencia frigorífica aproximada de medio watts. A medida que aumentan los módulos, aumenta la superficie irradiante y por lo tanto aumenta la potencia frigorífica.

 

Un dispositivo basado en celdas de Peltier permite capturar fluctuaciones de temperatura para generar electricidad

Un equipo de investigación del MIT, entre los que participan el estudiante de posgrado Anton Cottrill, el profesor de Ingeniería Química de Carbon P. Dubbs, Michael Strano, y otros siete en el Departamento de Ingeniería Química del MIT, han desarrollado un dispositivo complementario que dieron en llamar resonador térmico. Este dispositivo permite potenciar los sistemas termoeléctricos tradicionales al capturar cambios o fluctuaciones de temperaturas y transformarlo en diferencias de temperatura entre las caras de los mismos,

Si bien, por ahora, la potencia generada es modesta, tiene como ventaja que no necesita de condiciones ambientales  determinadas, como luz solar directa o viento para generar electricidad.

Dispositivo generador de electricidad por temperatura

El principio del dispositivo esta basado en una propiedad llamada efusividad térmica. Dicha propiedad  es una combinación entre la conducción térmica y la capacidad térmica. Es decir, la capacidad que tiene un material para extraer calor de su entorno y liberarlo.
El dispositivo se construyó con una estructura básica de espuma de cobre o niquel a la que se la recubrió de una capa de grafeno para mejorar la conductividad térmica. Luego se infundió la espuma con una cera llamada octadecano que tiene cambio de face entre sólido y líquido dentro de un rango de temperatura programado.

Un lado del dispositivo captura calor, luego lo irradia lentamente hacia el otro lado. El sistema no puede entrar en equilibrio porque se produce una diferencia de temperatura perpetua entre los dos lados. Esta diferencia de temperatura se captura con una celda de Peltier convencional para generar energía eléctrica.

Una prueba realizada con una pequeña muestra de material, permitió generar, con una diferencia de 10 grados de temperatura entre el dia y la noche,  350 milivoltios de potencial y 1,3 milivatios de potencia.

Fuente News MIT http://news.mit.edu/

 

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