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Generador termoeléctrico creado por computadora utiliza un formato inusual para controlar mejor el calor, reducir pérdidas eléctricas y alcanzar una eficiencia 8,2 veces mayor que la de un modelo rectangular convencional
Un generador termoeléctrico diseñado por computadora logró una eficiencia 8,2 veces mayor que un modelo rectangular convencional hecho del mismo material, en pruebas realizadas por investigadores en Corea del Sur.
El diseño cambia el ensayo y error por el cálculo
La termoelectricidad se encuentra entre las fuentes alternativas de energía más prometedoras por permitir el uso de diferentes formas de calor disponibles en la naturaleza. Este aprovechamiento puede ir desde el calor del cuerpo humano hasta el calor del Sol.
El área también permite reciclar el calor producido por tecnologías utilizadas en el día a día. El desafío no es solo crear materiales capaces de convertir el calor directamente en electricidad con mayor eficiencia.
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Para construir un generador termoeléctrico, es necesario combinar muchos factores. En esta cuenta entran la forma del equipo, el camino del flujo de calor, la resistencia eléctrica, las pérdidas por contacto y las condiciones reales de operación.
[Imagen: Jungsoo Lee et al. – 10.1038/s41467-026-69901-3]
La optimización topológica define la mejor forma
Jungsoo Lee y sus colegas evaluaron que probar todo en laboratorio, por ensayo y error, requeriría un esfuerzo excesivo. El equipo entregó la tarea a un programa de computadora basado en optimización topológica.
Este método determina la geometría tridimensional más eficiente para una tarea. En lugar de partir de un diseño preestablecido, el programa analiza las condiciones del proyecto y crea estructuras para maximizar la eficiencia.
El enfoque reduce la dependencia de experimentos costosos. También incluye parámetros prácticos, como el ambiente térmico, las propiedades de los materiales, la resistencia de contacto y la carga eléctrica, acercando el diseño al uso real.
Formatos inusuales superan el diseño rectangular
Los modelos generados llamaron la atención por su rendimiento y apariencia. Mientras que los generadores termoeléctricos tradicionales suelen tener formas rectangulares simples, por ser fáciles de fabricar y probar, el programa señaló geometrías diferentes.
Entre las estructuras sugeridas se encontraban formas en I y en reloj de arena asimétrico. Estos diseños serían difíciles de imaginar solo con intuición, pero surgieron del análisis computacional de las variables.
El resultado más contundente apareció en el mejor prototipo probado. Este generador termoeléctrico alcanzó una eficiencia 8,2 veces mayor que la de un modelo rectangular convencional hecho con el mismo material.
[Imagen: Jungsoo Lee et al. – 10.1038/s41467-026-69901-3]Bat
El flujo de calor fue controlado con precisión
El equipo concluyó que el diseño creado por computadora controla con precisión el flujo de calor. Este control aumenta la diferencia de temperatura y reduce la resistencia eléctrica.
El modelo también minimiza las pérdidas relacionadas con el contacto. La mejora no provino de un nuevo material, sino de la reorganización de la forma y las condiciones internas.
Jae Sung Son afirmó que el estudio va más allá del enfoque tradicional en materiales mejores. Para él, el trabajo presenta un camino para elevar el rendimiento a través de un diseño orientado.
El próximo paso involucra herramientas de IA
El equipo pretende integrar el programa con herramientas de IA. La meta es ampliar el rendimiento obtenido con la optimización topológica en ambientes térmicos reales.
Con esto, el generador termoeléctrico pasa a explorar mejor la forma, el flujo de calor y la operación práctica. Este cambio apunta a un camino diferente para transformar el calor en electricidad.
Con información de Inovação Tecnológica.
