Ogni volta che convertiamo energia da una forma all'altra, parte di quell'energia si perde sotto forma di calore. Cercare di recuperare in modo efficiente quell'energia è molto difficile una volta che è dispersa nell'ambiente. I dispositivi termoelettrici possono trasformare l'energia termica in elettricità, e viceversa. Ma per catturare l'energia dal calore in modo efficiente, questi dispositivi in ​​genere devono funzionare ad alte temperature con una grande differenza di temperatura.

Ora i ricercatori dell'Università giapponese di Tsukuba hanno sviluppato un nuovo tipo di sistema termoelettrico in grado di sfruttare piccole differenze di energia a basse temperature. Di recente hanno riportato i loro risultati in Fisica Applicata Express .

"Le batterie termoelettriche come la nostra sono state proposte prima, ma quelli sono stati basati su cellule a base liquida, che sono poco pratici per le applicazioni del mondo reale. Abbiamo creato un dispositivo a film sottile che funziona secondo lo stesso principio ma con due tipi di materiale redox solido che producono un cambiamento nella differenza di potenziale nella cella durante un ciclo di riscaldamento e raffreddamento, " dice il primo autore Takayuki Shibata.

La modifica della temperatura altera la capacità dei diversi strati del dispositivo di trattenere gli elettroni. Se uno strato ha una maggiore affinità per gli elettroni di un altro, questo crea una potenziale differenza. Il flusso di elettroni da uno strato all'altro può quindi essere sfruttato per svolgere il lavoro mentre la cella viene scaricata, nello stesso modo in cui funziona una normale batteria.

I ricercatori hanno testato i loro dispositivi per raccogliere energia termica di scarto vicino alla temperatura ambiente. Il loro dispositivo ha prodotto un'energia elettrica di 2,3 meV per ciclo di calore tra circa 25 e 50 gradi Celsius. Questo risultato riflette un'efficienza di circa l'1,0 percento, anche se il massimo teorico per questo dispositivo dovrebbe aggirarsi intorno all'8,7%.

L'autore corrispondente Yutaka Moritomo afferma:"Abbiamo ancora del lavoro da fare per migliorare l'efficienza, ma ci aspettiamo che questi problemi vengano superati ottimizzando i materiali dell'anodo e del catodo. È importante sottolineare che abbiamo dimostrato che le batterie termoelettriche allo stato solido sono praticabili e il nostro metodo di deposizione del film potrebbe essere esteso a grandi aree. Questa tecnologia offre prospettive realistiche per il recupero di energia termica su larga scala, che potrebbe aiutare una serie di industrie a diventare più efficienti."