Nuovi materiali per l'efficienza energetica

Il composto, messo a punto tra gli Stati Uniti e il Giappone, mostra capacità termoconduttive superiori ed è in grado di trasformare il calore in energia elettrica senza passaggi intermedi

Joseph Heremans, dottorando di nanotecnologia presso la Ohio State University , ha guidato un promettente lavoro di ricerca sul miglioramento dell’efficienza energetica . Il lavoro svolto con i suoi colleghi si è definito in uno studio, nel quale si parla di un materiale capace di produrre due volte la quantità di energia elettrica che è attualmente possibile estrarre dal calore prodotto in eccesso dai motori delle automobili.

Heremans, che ha collaborato con ricercatori dell’Ohio, della California e di Osaka nel Sol Levante, parla del lavoro svolto su talune proprietà fisiche delle nanoparticelle, “drogando” una lega di piombo e tellurio con il tallio e trasformando il composto in un generatore di corrente elettrica che usa come fonte gli elettroni al posto di fluidi o gas.

Piuttosto che concentrarsi, com’è tipico per studi del genere, sulla realizzazione di strutture nanomolecolari con una conduttività termica ridotta, Heremans e soci hanno abbandonato l’idea in virtù della difficoltà di realizzazione di nanomateriali sufficientemente stabili e funzionali seguendo invece la strada opposta, studiando il modo di convertire il calore intrappolato in maniera naturale dalle nanoparticelle in energia elettrica.

La soluzione al problema i ricercatori l’hanno trovata in uno studio risalente al 2006 e pubblicato sulla rivista Physical Review Letters , che suggeriva l’esistenza di una interazione a livello quantistico tra elementi come il tallio e il tellurio, in grado di creare una risonanza tra gli elettroni dei due metalloidi se il tellurio era parte di un materiale termoelettrico basato appunto su una lega di tellurio e piombo.

“Avevamo lavorato per 10 anni per ingegnerizzare questo tipo di comportamento usando diversi materiali a nanostruttura – dice Heremans – ma con scarso successo. Poi ho visto una ricerca, e sapevo che avremmo potuto fare la stessa cosa che stavamo provando a fare con le nanostrutture, ma usando al loro posto questo tipo di semiconduttore”.

Il risultato del lavoro dei ricercatori è dunque un nuovo composto con cui è possibile costruire generatori di corrente elettrica facilmente installabili nelle autovetture , migliorandone grandemente l’efficienza energetica: secondo le stime, oltre il 60% dell’energia di un motore va persa nel calore prodotto in eccesso, che potrebbe in tal senso essere riconvertito in energia dal composto – che non ha parti in movimento – senza bruciare inutilmente il prezioso carburante.

Un ritrovato potenzialmente risolutivo, soprattutto considerando il fatto che è in grado di lavorare al meglio tra i 232 e i 510 gradi centigradi, un regime di funzionamento che è tipico dei motori installati nelle autovetture e non solo. E non basta che il composto piombo-tellurio drogato al tallio sia già 2 volte più efficiente del tellurio drogato al sodio – il campione di efficienza spodestato dal lavoro dei ricercatori. Heremans è convinto di riuscire a migliorare ulteriormente l’efficienza della nanostruttura termoelettrica di un ulteriore fattore di due .

Alfonso Maruccia

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