22:01 30 Settembre 2020
Scienza e tech
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Gli scienziati dell’Università nazionale russa di Scienza e Tecnologia MISIS hanno messo a punto una nuova tipologia di termocellule, ossia dispositivi che trasformano il calore in energia elettrica.

Secondo gli autori dello studio, questo consentirà la creazione di batterie per i dispositivi elettronici portatili che funzioneranno direttamente grazie al calore dell’ambiente circostante e potranno essere integrati, ad esempio, nei vestiti. I risultati dello studio sono stati pubblicati sulla rivista Renewable Energy.

Le cellule termoelettrochimiche sono dispositivi molto piccoli che producono energia elettrica a partire da gradienti di temperatura, ossia variazioni di temperatura tra ambienti od oggetti differenti.

I dispositivi attuali di questa tipologia generano una differenza di potenziale elettrico maggiore rispetto ai semiconduttori termoelettrici, tuttavia hanno prestazioni inferiori rispetto a questi ultimi per potenza. È proprio questo aspetto, secondo gli scienziati, a limitarne oggi l’impiego.

Per risolvere questo problema, gli scienziati del MISIS hanno studiato per la prima volta un nuovo tipo di termocellule nelle quali vengono impiegati elettrodi ossido-metallici e un elettrolita acquoso. Secondo loro, questa soluzione consente di aumentare la corrente prodotta e di ridurre la resistenza interna, garantendo così un aumento della potenza di circa un ordine di grandezza rispetto a soluzioni analoghe.

“Abbiamo dimostrato che è possibile impiegare all’interno di una termocellula un elettrodo con ossido di nichel basato su microsfere al nichel. È stato registrato un valore record per gli elettroliti acquosi, quello relativo al coefficiente di Seebeck. Inoltre, abbiamo scoperto una variazione inconsueta e non lineare per le termocellule dei valori di voltaggio e intensità”, spiega Igor Burmistrov, direttore della cattedra di Nanosistemi funzionali e materiali ad alte temperature (FNSIVTM) del MISIS.

Come spiegato dagli scienziati del MISIS, gli elevati valori del coefficiente di Seebeck consentiranno di impiegare come fonte energetica persino il calore proveniente dal corpo umano. In futuro gli scienziati intendono creare un supercondensatore elettrochimico in grado di ricaricarsi mediante il mero contatto con superfici surriscaldate e di conservare la carica per lungo tempo.

L’impiego di sistemi idrici rende molto meno onerosa la procedura di preparazione e aumenta la sicurezza delle cellule. Questo, sono convinti gli scienziati, consentirà in breve tempo di realizzare in ottica commerciale sistemi di interesse per gli utenti.

“I materiali da noi progettati consentiranno di creare, ad esempio, batterie integrate nel vestiario che sfrutteranno le variazioni di temperatura tra il corpo umano e l’ambiente circostante. I gradienti di temperatura sono ovunque intorno a noi e i dispositivi di questo tipo ci permetteranno di raccogliere l’energia disseminata nell’ambiente dagli impianti produttivi, dagli edifici e da una moltitudine di altre fonti gratuite”, spiega Burmistrov.

Secondo gli scienziati, la cellula termoelettrochimica messa a punto sarà in grado di garantire un voltaggio del circuito aperto inferiore a 0,2 W a condizione che la temperatura dell’elettrodo non superi gli 85°C. Come evidenziato dagli autori dello studio, questi valori sono di 10-20 volte superiori rispetto a quelli di soluzioni analoghe.

In futuro gli scienziati intendono incrementare ulteriormente la potenza dei sistemi ottimizzando la composizione del materiale dell’elettrodo e migliorando l’assetto della termocellula.

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