Un generatore termoelettrico flessibile per non sprecare calore

Una grande quantità di calore proveniente dall’energia che consumiamo viene essenzialmente buttata via, spesso disperso nell’atmosfera.

Fino a ieri non avevamo modi convenienti e le giuste forme per intrappolare e convertire quel calore in energia utilizzabile. Con questo approccio Shashank Priya, ingegnere alla Penn State, ha presentato un nuovo generatore termoelettrico flessibile.

I generatori termoelettrici (TEG) o generatori Seebeck, sono dispositivi che sfruttano una differenza di temperatura tra due conduttori per produrre elettricità (il cosiddetto effetto Seebeck). Per convertire tali differenze in tensione elettrica è necessario che i materiali impiegati abbiano un’elevata conduttività elettrica e contemporaneamente una bassa conduttività termica. In questo campo le leghe semi Heusler rappresentano i candidati numero uno per impieghi con temperature medio-alte. Peccato che queste particolari leghe abbiano dei problemi pratici non indifferenti. A cominciare dalla disomogeneità delle proprietà termoelettriche con grandi diametri di wafer e dalla rigidità dei moduli ottenuti con esse. Questi fattori tecnici unitamente a una potenza erogata piuttosto bassa, ne hanno limitato l’applicazione pratica per decenni. Oggi Priya e un gruppo di scienziati della Penn State e del National Renewable Energy Laboratory hanno sviluppato un nuovo processo di produzione in grado di realizzare TEG flessibili che offrono anche una maggiore potenza ed efficienza.

I nostri risultati forniscono un percorso promettente verso l’utilizzo diffuso della tecnologia termoelettrica nel recupero del calore di scarto“, ha affermato Wenjie Li, professore presso la Penn State.

Il nuovo generatore termoelettrico flessibile è costituito da strisce di piccoli moduli, ciascuno composto da coppie di materiali termoelettrici collegati assieme. A loro volta le strisce sono connesse tramite un foglio di metallo flessibile.

Prova superata!

Il gruppo ha testato il proprio prototipo – un TEG costituito da 72 coppie – intorno a una canna fumaria. Il risultato? Il dispositivo ha mostrato una densità di potenza superiore del 115% rispetto ad altre unità all’avanguardia. Nel dettaglio i moduli con gambe hH a 72 coppie esibiscono una densità di potenza di 3,13 W/cm2 e una potenza di uscita di 56,6 W.