Quase 200 anos depois que o físico francês Jean Peltier descobriu que a corrente elétrica fluindo através da junção de dois metais diferentes poderia ser usada para produzir um efeito de aquecimento ou resfriamento, os cientistas continuam em busca de novos materiais termelétricos que possam ser usados ​​para geração de energia.

Pesquisadores escrevendo em Materiais da Natureza , Contudo, dizem que é hora de intensificar os esforços para encontrar novos materiais para resfriamento termoelétrico.

Compostos de telúrio de bismuto têm sido usados ​​para resfriamento termoelétrico por mais de 60 anos, e os pesquisadores afirmam que o fato de já haver demanda comercial pela tecnologia sugere que materiais melhores podem expandir o mercado.

"A maior parte do trabalho é focada em materiais de alta temperatura para geração de energia, mas não há mercado lá ainda, "disse Zhifeng Ren, diretor do Texas Center for Superconductivity da University of Houston e autor correspondente do artigo. "O resfriamento é um mercado existente, um mercado de bilhões de dólares, e não houve muito progresso nos materiais. "

Ele e os co-autores Jun Mao, um pesquisador da TcSUH, e Gang Chen, engenheiro mecânico e nanotecnologista do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, pedem maior foco no desenvolvimento de novos materiais avançados que funcionam em ou próximo à temperatura ambiente.

Os três faziam parte de um grupo que em 2019 noticiava no jornal Ciência um novo material que funciona de forma eficiente em temperatura ambiente, embora quase não exija telúrio caro, um componente importante do material atual de última geração.

O material, composto de magnésio e bismuto, era quase tão eficiente quanto o material tradicional de bismuto-telúrio. O trabalho para melhorar o material está em andamento, Ren disse.

Os materiais termoelétricos funcionam explorando o fluxo da corrente de calor de uma área mais quente para uma área mais fria, fornecer uma fonte de energia livre de emissões. Os materiais podem ser usados ​​para transformar o calor residual - de usinas de energia, tubos de escape de automóveis e outras fontes - em eletricidade, e uma série de novos materiais foram relatados para essa aplicação, que requer materiais para funcionar em temperaturas mais altas.

Módulos de resfriamento termoelétricos representam um desafio maior porque eles têm que trabalhar próximos à temperatura ambiente, tornando mais difícil alcançar uma alta figura de mérito termoelétrica, uma métrica usada para determinar a eficiência com que um material funciona. Materiais termoelétricos usados ​​para geração de energia alcançam mais facilmente uma alta figura de mérito porque operam em temperaturas mais altas, muitas vezes em torno de 500 graus centígrados, ou cerca de 930 Fahrenheit.

Mas também há vantagens nos dispositivos de resfriamento termoelétricos:eles são compactos, operar silenciosamente e pode alternar quase instantaneamente entre aquecimento e resfriamento, permitindo o controle preciso da temperatura. Eles também operam sem gerar gases de efeito estufa prejudiciais à camada de ozônio.

Eles são usados ​​principalmente para pequenas aplicações, incluindo o transporte de suprimentos médicos e diodos de laser de refrigeração.

"Para dispositivos de resfriamento em grande escala, um compressor ainda é mais eficiente, "disse Ren, que também é M.D. Anderson Chair Professor of Physics. "Para sistemas menores ou para qualquer aplicação de resfriamento que requeira controle de temperatura muito preciso, o resfriamento regular por compressor não é tão bom. "

Mas a descoberta de novos e melhores materiais pode expandir o mercado.

"Se você puder encontrar materiais com uma figura de mérito mais alta, você pode ter um desempenho muito competitivo para geladeiras ou até mesmo ar condicionado, "Ren disse." Ainda não está aí, mas não vejo por que não pode ser no futuro. "