Nel contesto degli sviluppi globali della sostenibilità, la conversione del calore di scarto è diventata un'area di interesse interessante negli ultimi anni. I materiali termoelettrici consentono l'utilizzo di questo calore di scarto per generare elettricità. Ciò potrebbe aiutare ad aumentare la produttività industriale e a favorire lo sviluppo di un'economia verde.
Ricercatori giapponesi dell'Università di Okayama hanno elaborato una strategia ingegnosa per la produzione di filati di nanotubi di carbonio di tipo n . Questa strategia può rivelarsi vantaggiosa per l'utilizzo delle risorse di nanotubi di carbonio nella conversione del calore di scarto a bassa temperatura in elettricità. I risultati pubblicati dimostrano che il risultato della ricerca supera un ostacolo critico per i dispositivi termoelettrici basati su nanotubi di carbonio utilizzabili a temperature inferiori a 200 °C.
Il team guidato dal professore associato di ricerca Hiroo Suzuki ha drogato i filati di nanotubi di carbonio (CNT) con un composto organico stabile chiamato N-DMBI utilizzando un innovativo processo a solvente. Questi filati di tipo n possono quindi essere abbinati a filati di CNT di tipo p precedentemente sviluppati per creare generatori termoelettrici efficienti e flessibili.
"Realizzati con nanotubi di carbonio, i filati di nanotubi di carbonio sono particolarmente adatti ad applicazioni pratiche, poiché la loro struttura simile a un filato consente la fabbricazione di dispositivi termoelettrici flessibili, come ad esempio i moduli in tessuto", afferma il Dott. Suzuki.
Punti Salienti
- N-DMBI ha il vantaggio di essere di piccole dimensioni molecolari. Ciò consente un drogaggio efficiente in un tempo inaspettatamente breve di 10 secondi.
- Ha anche offre stabilità all'aria e alle alte temperature fino a 150 °C.
- La ricottura Joule dei filati migliora ulteriormente e in modo significativo la loro efficienza di drogaggio n.
- I filati hanno raggiunto prestazioni termoelettriche eccezionali, con un fattore di potenza di 2800, 2390 e 1534 µW m-1 K-2 rispettivamente a 200, 150 e 30 °C.
- Per basse temperature, l'o-diclorobenzene è il solvente più adatto per il drogaggio con N-DMBI.
- Un prototipo di modulo flessibile di tipo π potrebbe produrre elettricità a soli 55 °C con una differenza di temperatura di 20 °C.
"Raggiungere la produzione di energia a basse temperature con piccole differenze termiche è fondamentale per lo sviluppo di moduli termoelettrici in grado di sfruttare diverse fonti di calore, come il calore di scarto degli impianti industriali, la dissipazione termica dei veicoli e persino il calore corporeo", afferma il Dott. Suzuki.
Scoprite come il team di ricerca del NIST ha esplorato un nuovo metodo di conversione del calore in elettricità.
Abilitando generatori termoelettrici in filato CNT ad alte prestazioni che possono funzionare con piccole differenze termiche come il calore corporeo. La ricerca che evidenzia il potenziale del filato di nanotubi di carbonio per raccogliere il calore di scarto apre la strada a tecnologie innovative. Queste potrebbero fornire energia locale per dispositivi indossabili, sensori IoT e altre applicazioni riducendo al contempo lo spreco di energia.
