Gli scienziati hanno sviluppato un materiale adatto all'utilizzo in generatori termoelettrici basati sull'effetto Nernst anomalo (ANE), che aumenta notevolmente l'efficienza di generazione della tensione. Questi dispositivi, di forma e dimensioni flessibili, possono essere indossati comodamente per alimentare piccoli gadget, sostituendo così le batterie.
L'effetto termoelettrico comporta l'interconversione di energia termica ed elettrica; chiamato effetto Seebeck, quando il calore viene convertito in un potenziale elettrico alla giunzione di due metalli dissimili e, il contrario, è chiamato effetto Peltier, cioè la conversione di un potenziale elettrico in generazione di calore.
Il calore è in abbondanza, ea volte va sprecato, che potrebbe essere raccolto per alimentare dispositivi elettrici. Ci sono stati molti sforzi in passato per sviluppare una tecnologia commercialmente valida per raccogliere il calore. Quello basato sull'effetto Seebeck non ha potuto vedere la luce del giorno a causa di diverse limitazioni.
Un fenomeno meno noto, chiamato Effetto Nernst Anomalo (ANE) , ovvero l'applicazione di un gradiente di temperatura in un materiale magnetico, genera una tensione elettrica perpendicolare al flusso di calore ed è stato in passato utilizzato per il recupero del calore e la sua conversione in elettricità. Tuttavia, il suo potenziale è stato limitato dalla mancanza di materiali adatti, non tossici, facilmente reperibili ed economici.
La ricerca del materiale ideale sembra finalmente conclusa! I ricercatori hanno recentemente annunciato di aver realizzato una lega atossica, facilmente reperibile, economica e sufficientemente malleabile da poter essere trasformata in film sottili adatti alle esigenze. Utilizzando un processo di drogaggio, i ricercatori hanno creato Fe3Al o FE3Ga (75% ferro e 25% alluminio o gallio). Con l'utilizzo di questo materiale, la tensione generata è risultata 20 volte superiore.
Questo materiale di nuova concezione sembra essere molto promettente e può essere utilizzato per progettare materiali sottili e flessibili in grado di recuperare in modo efficiente il calore di scarto per convertirlo in tensione elettrica, sufficiente ad alimentare piccoli dispositivi.
La scoperta di questo materiale che è giusto in termini di proprietà, potrebbe essere possibile grazie alla disponibilità di tecnologie computazionali numeriche automatizzate ad alta velocità, superando efficacemente i limiti del precedente metodo di sviluppo del materiale basato su "ripetizione" e "rifiniture". .
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Fonti:
1. Università di Tokyo 2020. Comunicato stampa. Elemento abbondante per alimentare piccoli dispositivi. Un sottile generatore a base di ferro utilizza il calore di scarto per fornire piccole quantità di energia. Pubblicato il 28 aprile 2020. Disponibile online all'indirizzo https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html . Consultato l'8 maggio 2020.
2. Sakai, A., Minami, S., Koretsune, T. et al. Ferromagneti binari a base di ferro per la conversione termoelettrica trasversale. Nature 581, 53–57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
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