La pressione migliora la capacità dei materiali di trasformare il calore in elettricità e potrebbe essere potenzialmente utilizzata per creare generatori puliti, secondo il nuovo lavoro di un team che include Alexander Goncharov e Viktor Struzhkin di Carnegie, pubblicato in Materiali della natura .

Le fonti energetiche alternative sono fondamentali per combattere il cambiamento climatico causato dalle emissioni di carbonio. I composti con capacità termoelettriche possono convertire l'energia termica innata, necessità fisica di diffondersi da un luogo caldo in un luogo freddo in energia, raccogliendo elettricità dal differenziale di temperatura. In teoria, generatori costruiti con questi materiali potrebbero essere utilizzati per recuperare energia elettrica dal calore "sprecato" ceduto da altri processi, dando importanti contributi al bilancio energetico della nazione.

Però, gli ingegneri non sono stati in grado di migliorare le prestazioni a temperatura ambiente di nessun materiale termoelettrico in 60 anni, il che significa che i dispositivi costruiti per sfruttare questa capacità sono pratici solo per alcune applicazioni molto specifiche, compresi gasdotti remoti e veicoli spaziali.

"La nostra misurazione dell'efficienza della termoelettricità a temperatura ambiente non si è spostata da più di mezzo secolo, " ha detto Goncharov. "I composti termoelettrici hanno dimostrato prestazioni migliorate alle alte temperature, ma abbiamo davvero bisogno che funzionino bene a temperatura ambiente per sfruttare al massimo il loro potenziale di energia verde".

Questo è precisamente il tipo di problema che la scienza dei materiali è adatta ad affrontare.

Il team di ricerca, guidato da Liu-Cheng Chen del Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research, ha scoperto che potrebbero migliorare la capacità termoelettrica del seleniuro di piombo applicando pressione e mescolando particelle cariche di cromo.

Spremendo il materiale nella cella dell'incudine diamantata —che agiva come una sorta di "pressione chimica"— e aggiungendo il cromo, il seleniuro di piombo è stato incoraggiato a intraprendere un riarrangiamento strutturale a livello atomico, consentendo la dimostrazione più efficiente mai registrata della generazione termoelettrica a temperatura ambiente.

sotto i 30 anni, 000 volte la normale pressione atmosferica, il seleniuro di piombo drogato con cromo era in grado di produrre elettricità con la stessa efficienza dei materiali termoelettrici ad alte prestazioni a 27 gradi Celsius (80 gradi Fahrenheit).

"Il nostro lavoro presenta un nuovo modo di utilizzare le tecniche di compressione per migliorare le prestazioni termoelettriche, avvicinandoci ad applicazioni pratiche che potrebbero aiutare a combattere il cambiamento climatico, " ha concluso Xiao-Jia Chen del Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research (ex Carnegie).