Energia dal calore disperso

I nuovi materiali termoelettrici potrebbero aiutare a raccogliere il calore disperso dagli autocarri, dai velivoli e dalle fabbriche. La composizione iniziale del materiale, le tecniche di elaborazione, le strutture modellate e le proprietà finali del materiale sono importanti.

Energia

Visto che carburanti hanno un prezzo da pagare, sia in termini finanziari che ambientali, sono una scelta ovvia per il miglioramento dell'efficienza. Molta dell'energia consumata da autocarri, aviazione e fabbriche viene dispersa sotto forma di calore. La cifra può raggiungere il 70 % dell'energia chimica dei combustibili fossili. I moduli leggeri ad alte prestazioni utilizzati per gli impianti di scarico possono convertire una parte di questo calore disperso in elettricità. Il progetto THERMOMAG ("Nanostructured energy-harvesting thermoelectrics based on Mg2Si") è destinato principalmente agli autocarri, alle centrali elettriche e alle fabbriche perché offre un potenziale su larga scala. Il principale obiettivo scientifico è di capire il comportamento dei materiali termoelettrici (TE) basati su Mg2Si, dalla composizione iniziale alle proprietà finali. Le tecniche di elaborazione e le strutture formate, sia a micro che a nano-livelli, sono di interesse particolare. Tra i tanti risultati del progetto raggiunti finora, ci sono le analisi della catena di fornitura per magnesio e silicio, un'analisi del ciclo di vita e un'analisi del rapporto tra costo e vantaggi per autocarri e automobili private. I ricercatori hanno studiato il drogante di tipo n e p e scelto i siliciuri ad alto contenuto di manganese come alternativa ai materiali di tipo p. I test di THERMOMAG hanno inoltre coinvolto la collaborazione tra i laboratori. La produzione di Mg2Si dalla nanopolvere di silicio si è rivelata difficile in tutte le fasi. È stato impossibile creare pellet con le qualità desiderate, ma un metodo alternativo, la miscela di polveri con grani di dimensioni diverse, ha dato risultati positivi. I prodotti nanostrutturati finali non possedevano le proprietà termoelettriche desiderate, e potrebbero esserci notevoli limiti sull'utilizzo delle nanostrutture per migliorare le proprietà TE di Mg2Si. La ricerca a questo riguardo sta continuando. Dal momento che tanta energia viene dissipata sotto forma di calore in molti settori e processi, anche una piccola percentuale di raccolta di energia potrebbe offrire preziosi risparmi sui costi. E ridurrebbe inoltre gli impatti sull'ambiente. Oltre al settore del trasporto su strada e dell'aviazione, anche il settore spaziale e quello industriale potrebbero trarne vantaggio.