(PhysOrg.com) -- Uno studio pubblicato sulla rivista dell'American Chemical Society Nano lettere rivela che le termocelle basate su elettrodi di nanotubi di carbonio potrebbero eventualmente essere utilizzate per generare energia elettrica dal calore disperso dagli impianti chimici, automobili e fattorie di celle solari.

La ricerca è stata una collaborazione congiunta tra Baratunde Cola, assistente professore presso la George W. Woodruff School of Mechanical Engineering presso la Georgia Tech, e un team internazionale di ricercatori statunitensi, Australia, Cina, India e Filippine.

Coca Cola, direttore del NanoEngineered Systems and Transport Research Group (NEST) di Georgia Tech, ha descritto lo studio come una svolta nella raccolta efficiente di energia elettrica da varie fonti di scarico o calore disperso.

"Il nostro laboratorio NEST ha avuto la fortuna di collaborare con il NanoTech Institute del Dr. Ray Baughman a UT Dallas e l'Intelligent Polymer Research Institute del Dr. Gordon Wallace a Wollongong, Australia, nell'ultimo anno di una lunga collaborazione che ha risolto importanti problemi tecnici, " Egli ha detto. “Abbiamo portato occhi nuovi, così come la nostra conoscenza ed esperienza con l'ingegneria del trasferimento di calore dalla nanoscala alla scala dei dispositivi pratici al problema, che ha fornito un anello chiave mancante. Il team lavorerà insieme per consentire ulteriori scoperte necessarie affinché questa tecnologia raggiunga il suo pieno potenziale commerciale".

La raccolta efficiente dell'energia termica attualmente sprecata negli impianti industriali o lungo le condutture potrebbe anche creare fonti locali di energia pulita che a loro volta potrebbero essere utilizzate per ridurre i costi e ridurre l'impronta energetica di un'organizzazione.

Le nuove termocelle utilizzano elettrodi a nanotubi che forniscono un triplice aumento dell'efficienza di conversione dell'energia rispetto agli elettrodi convenzionali.

Una delle termocelle dimostrate assomiglia alle batterie a bottone utilizzate negli orologi, calcolatrici e altri piccoli dispositivi elettronici. Una differenza fondamentale, però, è che queste nuove termocelle possono generare continuamente elettricità, invece di scaricarsi come una batteria. La ricerca ha messo in rete altre termocelle, anche, compreso l'elettrolito, fogli di nanotubi separati da tessuto che possono essere avvolti attorno a tubi che trasportano flussi di rifiuti caldi provenienti da impianti di produzione o di energia elettrica. La differenza di temperatura tra il tubo e l'ambiente circostante produce una differenza di potenziale elettrochimico tra i fogli di nanotubi di carbonio, che le termocelle utilizzano per generare elettricità.

Il team di ricerca stima che i nanotubi di carbonio a parete multipla in grandi termocelle potrebbero alla fine produrre energia a un costo di circa $ 2,76 per watt da energia di scarto liberamente disponibile, rispetto a un costo di $ 4,31 per watt per le celle solari, che può essere utilizzato solo quando splende il sole. Su scala minore, le termocelle delle dimensioni di una cella a bottone potrebbero essere utilizzate per alimentare sensori o circuiti elettronici.

Le nuove termocelle sfruttano l'eccezionale elettronica, meccanico, proprietà termiche e chimiche dei nanotubi di carbonio. La gigantesca superficie dei nanotubi e la struttura elettronica unica offerta dal loro diametro ridotto e dalla struttura quasi unidimensionale offrono elevate densità di corrente, che migliorano la produzione di energia elettrica e l'efficienza della raccolta di energia.

"I georgiani hanno lavorato con il sostegno dello Stato, e in collaborazione con iniziative come lo Strategic Energy Institute presso Georgia Tech, realizzare significativi guadagni nella produzione di energia rinnovabile, ” disse Cola. “Ma per diventare uno stato energetico leader, dobbiamo sempre più esplorare nuovi modi per estrarre e utilizzare tutte le forme di energia. La raccolta del calore di scarto come elettricità è una direzione che il nostro laboratorio NEST intraprende con i partner internazionali per contribuire a fornire maggiori opzioni di energia rinnovabile per la Georgia e il mondo".

Questa ricerca è stata sponsorizzata dall'Office of Naval Research, la Fondazione Nazionale della Scienza, La Fondazione Welch e l'Australian Research Council.

Cola ha recentemente ricevuto il premio per i giovani docenti della Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) 2009 per il suo lavoro sulla conversione dell'energia solare. In qualità di direttore del NEST Lab, la sua ricerca si concentra sulla realizzazione dei benefici della nanoscienza nelle applicazioni relative alla raccolta di energia termica dei rifiuti, conversione dell'energia solare, e gestione termica dell'elettronica e dei sistemi energetici.