Sfruttare il calore disperso per alimentare piccoli dispositivi

INGEGNERIA E TECNOLOGIASfruttare il calore disperso per alimentare piccoli dispositivi

Gli scienziati hanno sviluppato un materiale adatto per l'uso nei generatori termoelettrici basato sull'"effetto Nernst anomalo (ANE)" che aumenta il collettore di efficienza di generazione della tensione. Questi dispositivi possono essere comodamente indossati in forme e dimensioni flessibili per alimentare piccoli gadget, sostituendo così 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 del gradiente di temperatura in un materiale magnetico genera tensione elettrica perpendicolare al flusso di calore ed è stata applicata anche in passato per la raccolta del calore e la sua conversione in elettricità. Tuttavia, il suo potenziale è stato limitato per mancanza di materiali non tossici, facilmente disponibili e poco costosi.

La ricerca di questo materiale giusto sembra ormai finita! I ricercatori hanno recentemente riferito di aver realizzato una lega non tossica, facilmente disponibile, economica e abbastanza malleabile da poter essere trasformata in film sottili per soddisfare i requisiti. Utilizzando il processo di doping, i ricercatori hanno realizzato Fe3Al o FE3Ga (75% ferro e 25% alluminio o gallio). Quando è stato utilizzato questo materiale, la tensione generata è stata aumentata di 20 volte.

Questo materiale di nuova concezione sembra essere molto promettente e può essere utilizzato per progettare materiali sottili e flessibili in grado di raccogliere il calore disperso efficientemente da convertire in tensione elettrica, sufficientemente adeguata per 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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Fonte:

1. Università di Tokyo 2020. Comunicato stampa. Abbondante elemento per alimentare piccoli dispositivi. Un sottile generatore a base di ferro utilizza il calore di scarto per fornire piccole quantità di energia. Inserito il 28 aprile 28, disponibile online su https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html Consultato il 08 maggio 2020.

2. Sakai, A., Minami, S., Koretsune, T. et al. Ferromagneti binari a base di ferro per la conversione termoelettrica trasversale. Natura 581, 53–57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z

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