L'aggiunta di elasticità alle straordinarie proprietà dei materiali noti come termoelettrici potrebbe aiutarci a risparmiare più energia, I ricercatori KAUST hanno dimostrato.
Da chip per laptop e tubi di scappamento di automobili a macchinari industriali, per la maggior parte dei dispositivi, molta dell'energia che consumano viene persa sotto forma di calore. I materiali termoelettrici flessibili possono assorbire questo calore e trasformarlo in elettricità utile che potrebbero utilizzare per massimizzare la produzione elettrica.
La chiave del comportamento utile dei materiali termoelettrici, come il tellururo di bismuto e il tellururo di antimonio, è che quando un lato del materiale è caldo e l'altro lato è freddo, generano spontaneamente una tensione elettrica. Maggiore è il gradiente di temperatura, più potenza generano. Ma ad oggi, i generatori termoelettrici (TEG) sono stati quasi invariabilmente realizzati da blocchi solidi di materiali termoelettrici.
"Abbiamo immaginato che un TEG estensibile avrebbe ottenuto una maggiore potenza di uscita in quanto può facilmente mantenere una distanza maggiore tra l'estremità calda e l'estremità fredda, " disse Muhammad Hussain, Professore di Ingegneria Elettrica presso KAUST, che ha condotto la ricerca. L'estremità fredda del TEG estensibile può essere allontanata ulteriormente dalla fonte di calore, massimizzazione del gradiente di temperatura.
Il team di Hussain ha realizzato i TEG flessibili rivestendo tellururo di bismuto o tellururo di antimonio su una carta flessibile di forma elicoidale o un substrato polimerico. Hussain ha spiegato che questa architettura elicoidale è ciò che ha permesso al TEG di flettersi e allungarsi in qualsiasi direzione mantenendo la sua integrità meccanica.
Una semplice forma a spirale, costituito da un substrato di carta (che ha una conduttività termica inferiore rispetto al polimero), era il miglior design, generando più del doppio della potenza quando è allungato rispetto a quando è disteso.
Hussain ha in mente un paio di applicazioni iniziali per i suoi elastici TEG. "Per i gadget indossabili, possono essere molto utili, " dice. "Un'altra area immediata che stiamo esaminando è l'energia termoelettrica proveniente da navi e automobili. La loro superficie superiore è sotto il sole e la loro superficie inferiore è sempre nell'acqua o all'ombra".
"I TEG estensibili potrebbero essere utilizzati in quasi tutte le applicazioni in cui è necessario recuperare il calore di scarto, Hussain ha aggiunto. Tradizionalmente, per migliorare la produzione di energia da un TEG, il processo di pensiero si è concentrato singolarmente sul miglioramento delle proprietà termoelettriche di vari materiali termoelettrici. Abbiamo chiaramente dimostrato che l'architettura del TEG è altrettanto importante per migliorare la produzione di energia indipendentemente dal materiale termoelettrico utilizzato".
