El Instituto Nacional de Ciencia de Materiales (NIMS), junto con la Universidad de Tokio y la Universidad de Nagoya, desarrolló un nuevo material llamado “imán permanente termoeléctrico”.
- Nuevo material con récord mundial en densidad de potencia térmica.
- Tecnología basada en efecto termoeléctrico transversal.
- Magneto termoeléctrico: imán + convertidor de calor.
- Eficiente, compacto y fácil de instalar.
- Potencial para recuperar calor en entornos cotidianos.
Magneto termoeléctrico: récord mundial en generación de energía a partir del calor residual
Un equipo de investigación conjunto entre el Instituto Nacional de Ciencia de Materiales de Japón (NIMS), la Universidad de Tokio y la Universidad de Nagoya ha logrado un avance notable: han desarrollado un «magneto termoeléctrico» capaz de generar energía eléctrica a partir del calor con una densidad de potencia sin precedentes de 56,7 mW/cm² cerca de temperatura ambiente. Este valor, obtenido mediante conversión termoeléctrica transversal, supera a todos los módulos anteriores de su tipo y rivaliza con los dispositivos comerciales basados en efecto longitudinal.
Más allá del Seebeck: eficiencia con estructura simplificada
Tradicionalmente, los módulos termoeléctricos operan según el efecto Seebeck, donde la corriente eléctrica fluye en la misma dirección que el calor. Aunque esta tecnología ha alcanzado altos valores de eficiencia (zT), su aplicación sigue limitada por la complejidad estructural necesaria para aislar los circuitos térmicos y eléctricos.
El enfoque transversal, basado en fenómenos como el efecto Nernst anómalo, permite generar corriente perpendicular al flujo de calor. Esto reduce la complejidad del diseño del módulo y abre nuevas posibilidades en cuanto a integración y miniaturización. Sin embargo, hasta ahora, este tipo de materiales presentaban una eficiencia demasiado baja para aplicaciones reales.
Material híbrido: magnetismo y conversión térmica en un solo cuerpo
La clave del avance ha sido una estructura multicapa inclinada compuesta por SmCo₅ (samario-cobalto), un potente imán permanente, y Bi₀,₂Sb₁,₈Te₃, un conocido material termoeléctrico. Ambas capas se fusionaron mediante sinterizado y luego se cortaron en ángulo para optimizar la orientación de los flujos térmicos y eléctricos.
Gracias a una cuidadosa optimización del diseño y de las uniones internas, se logró reducir la resistencia térmica y eléctrica del sistema. El resultado: un valor zT de 0,2 a temperatura ambiente, es decir, 100 veces mayor que en estudios anteriores con materiales magnéticos. Este rendimiento representa un hito técnico que redefine el potencial de la termolectricidad transversal.
Aplicaciones posibles: calor residual como fuente de energía
Lo más interesante de este desarrollo es su versatilidad práctica. Al tratarse de un material magnético con capacidad de adherirse por sí mismo a superficies metálicas, su instalación resulta simple: puede colocarse directamente sobre motores, tuberías industriales, transformadores eléctricos o paredes metálicas calientes sin necesidad de fijaciones mecánicas adicionales. Incluso puede sujetar objetos ligeros, como clips, lo que demuestra su fuerza magnética residual.
En sectores como la industria automotriz, la generación eléctrica o los electrodomésticos, donde grandes cantidades de calor se desperdician, estos módulos podrían recuperar parte de esa energía y transformarla en electricidad útil. Esto supondría una mejora directa en eficiencia energética, sin necesidad de modificar las infraestructuras existentes.
Potencial
Este tipo de innovación ofrece un camino realista hacia la autosuficiencia energética a pequeña escala. Algunas ideas concretas:
- Recuperación de calor en entornos urbanos, como estaciones de tren, sistemas de climatización o maquinaria de obras públicas.
- Suministro eléctrico autónomo para sensores IoT, que necesitan poca energía pero deben operar durante años sin mantenimiento.
- Integración en dispositivos electrónicos, permitiendo que se autoalimenten a partir del calor que generan.
- Reducción del uso de baterías desechables, lo cual disminuye la contaminación asociada a su producción y eliminación.
Además, al usar materiales ya conocidos y disponibles comercialmente, esta tecnología tiene viabilidad de escalado industrial sin grandes barreras logísticas. Con el impulso adecuado desde políticas públicas —como subsidios a tecnologías de recuperación energética o normas sobre eficiencia térmica—, podría convertirse en una solución aplicable a nivel masivo en la próxima década.
La eficiencia energética no pasa solo por generar más, sino por dejar de perder lo que ya tenemos. Y ahí es donde este tipo de desarrollos pueden marcar una diferencia real.
Más información: Fuyuki Ando et al, Multifunctional composite magnet realizing record-high transverse thermoelectric generation, Energy & Environmental Science (2025). DOI: 10.1039/D4EE04845H
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