Esquema de la generación de energía por el imán permanente termoeléctrico, y una fotografía de la múltiples capas artificialmente inclinada que consiste en un imán de tipo SMCO5 y BI0.2SB1.8TE3. El magnet permanente termoeléctrico se puede instalar fácilmente en una fuente de calor hecha de materiales magnéticos con su fuerza magnética, y es capaz de generación de potencia de generación transversal por la transversión transversal. La estructura multicapa desarrollada en esta investigación tiene suficiente fuerza magnética para unirla en una superficie de la pared magnética (fondo de la fotografía) o colgar clips de papel de ella. Crédito: Fuyuki Ando, Instituto Nacional de Ciencia de Materiales; Ken-ichi Uchida, Instituto Nacional de Ciencia de Materiales
En la investigación conjunta con la Universidad de Tokio (Utokyo) y la Universidad de Nagoya, el Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales (NIMS) desarrolló un nuevo material “Magnet permanente termoeléctrico” que exhibe un rendimiento de conversión transversal transversal extremadamente alto y un rendimiento de conversión transversal de 56.7.7 MAW/CM2 de la temperatura ambiente de 56.7.
Cuando se convierte en un valor por gradiente de temperatura aplicada, esta no es solo la densidad de potencia más alta del mundo entre los módulos termoeléctricos transversales, sino un rendimiento incluso comparable a los módulos termoeléctricos longitudinales comerciales. Se espera que este logro conduzca a tecnologías de recolección y gestión de energía térmica que se pueden utilizar en todas partes se utilizan imanes. Este resultado de la investigación fue publicado En Energy & Environmental Science el 18 de marzo de 2025.
Los módulos termoeléctricos convencionales adoptan un efecto termoeléctrico longitudinal, llamado efecto Seebeck, en el que se genera una corriente de carga en la misma dirección que una corriente de calor aplicada. En general, la cifra de mérito ZT para el efecto Seebeck puede ser alta, pero los dispositivos basados en el efecto Seebeck enfrentan el problema de tener una estructura de módulo compleja para separar los circuitos para las corrientes de calor y carga.
Por otro lado, un efecto termoeléctrico transversal, en el que se genera una corriente de carga en la dirección ortogonal a una corriente de calor aplicada, ha llamado la atención en los últimos años, ya que la estructura del módulo puede simplificarse significativamente. Sin embargo, ha habido el problema de que ZT de materiales termoeléctricos transversales conocidos es extremadamente bajo en comparación con el de los materiales termoeléctricos longitudinales.
Propiedades termoeléctricas transversales magnéticas y analíticas de MCM. Crédito: Energía y Ciencias Ambientales (2025). Doi: 10.1039/d4ee04845h
El grupo de investigación desarrolló un “imán permanente termoeléctrico” con una estructura multicapa inclinada artificialmente que consiste en un imán de tipo Samario-Cobalt (8Te3) apilado alternativo (SMCO5) y un compuesto antiestrutal-antimonía de Bismuth.
El grupo optimizó el diseño de esta estructura multicapa inclinada y minimizó las resistividades eléctricas y térmicas en la interfaz unida, lo que tiene éxito en la obtención de dos órdenes de magnitud más altas de ZT (= 0.2 a temperatura ambiente) que la previamente informada por el efecto anómalo de Nernst en materiales magnéticos.
Además, en los experimentos de generación de energía, un módulo termoeléctrico que comprende el imán permanente termoeléctrico desarrollado por el grupo logró una densidad de potencia de 56.7 mW/cm2 a una diferencia de temperatura de 152 ℃. Cuando se convierte en un valor por gradiente de temperatura aplicada, este no es solo el valor más alto del mundo entre los módulos termoeléctricos transversales, sino un rendimiento incluso comparable a los módulos longitudinales comerciales.
En el futuro, el grupo de investigación tiene como objetivo desarrollar materiales de imanes permanentes termoeléctricos y dispositivos de generación termoeléctrica / enfriamiento electrónico de un rendimiento aún más alto basado en este resultado de la investigación. Después de haber demostrado un rendimiento de generación termoeléctrica comparable a los módulos termoeléctricos comerciales en un imán, que es un material indispensable para la vida humana, se espera que esta investigación conduzca a tecnologías de ahorro de energía y recolección de energía basadas en conceptos sin precedentes.
Más información: Fuyuki Ando et al, imán compuesto multifuncional que realiza una generación termoeléctrica transversal récord, una ciencia termoeléctrica transversal, ciencias energéticas y ambientales (2025). Dos: 10.1039/d4ee04845h
Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales
Cita: ‘El imán permanente termoeléctrico’ logra una densidad de potencia récord para la recolección de energía (2025, 23 de junio) Consultado el 23 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-thermoelectric-perent-magnet-power-densidad.html
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