Sin embargo, el bajo rendimiento y el alto coste de los materiales termoeléctricos actuales ha evitado que estos dispositivos fueran llevados a la práctica en los vehículos.
En este momento, varios investigadores están montando los primeros prototipos de generadores termoeléctricos para ser probados en los coches y todoterrenos comerciales. Estos dispositivos representan la culminación de varios avances realizados de forma independiente por el fabricante de dispositivos termoeléctricos BSST, en Irwindale, Califo ia, y en General Motors Global R&D, en Warren, Michigan. Ambas empresas tienen planeado instalar y probar sus prototipos a finales del verano—BSST en coches BMW y Ford, y GM en los todoterreno Chevrolet.
BSST utiliza materiales nuevos. El telururo de bismuto, un termoeléctrico común, contiene teluro, que es caro, y sólo funciona a temperaturas inferiores a 250°C, mientras que los generadores termoeléctricos pueden alcanzar los 500°C. Por estas razones, BSST utiliza otra familia de termoeléctricos—aleaciones de hafnio y circonio—que funcionan bien a altas temperaturas. Esto ha aumentado la eficiencia del generador en un 40 por ciento.
En GM, los investigadores están montando un prototipo final basado en una nueva y prometedora clase de termoeléctricos llamada skutteruditas, que son más baratas que los telururos y funcionan mejor a altas temperaturas. Los modelos por ordenador de la empresa muestran que, en su vehículo de prueba Chevrolet Suburban, este dispositivo debería poder generar 350 vatios, mejorando el ahorro de combustible en un 3 por ciento.
La fabricación de skutteruditas, que son compuestos de arseniuro de cobalto dopados con elementos de tierras raras, tales como el iterbio, es un proceso largo y complicado, y su incorporación en los dispositivos es difícil, comenta Gregory Meisner, científico de GM. El reto fundamental es obtener buenos contactos eléctricos y térmicos. El importante gradiente de temperatura a lo largo del dispositivo provoca una tensión mecánica sobre la interfaz contacto-termoeléctrico. Además, la unión de los diferentes materiales introduce resistencias que calientan el contacto, degradando el dispositivo. "Mediante una elección adecuada de los materiales, se puede afectar a la resistencia", explica Meisner. "El reto es llegar a la fórmula adecuada para los materiales—tanto para el semiconductor termoeléctrico como para el contacto."
nOtro reto clave será la integración del dispositivo en los vehículos. Los investigadores ya han probado un generador de telururo de bismuto en un todoterreno. "Actualmente, el dispositivo se encuentra insertado en el sistema de escape ", indica Meisner. "Se corta una sección del tubo y se le inserta el dispositivo, que parece un silenciador. Tenemos que diseñar algo que esté más integrado en el sistema del vehículo en lugar de ser un dispositivo añadido. "
Tanto los investigadores de BSST como los de GM necesitan encontrar la forma de producir cantidades más grandes de los nuevos materiales de forma barata. Meisner señala que se podría tardar por lo menos otros cuatro años antes que los generadores termoeléctricos estén disponibles en los vehículos de producción.