Użyteczna energia z ciepła odpadowego
Niewielkie ilości energii występują w ogromnych ilościach w środowisku w postaci ciepła, światła, dźwięku i wibracji. Większość tej energii pozostaje niewykorzystana. Poszczególne źródła dostarczają energię w tak niewielkich ilościach, że nie są w stanie zasilać urządzeń, a dotychczas nie powstała wydajna i opłacalna technologia, która pozwalałaby na ich eksploatację. Dzięki przechwytywaniu energii, urządzenia pozyskują taką energię z jednego lub wielu źródeł, magazynują ją i potęgują, a nawet przekształcają w bardziej przydatne formy dla potrzeb konkretnych zastosowań. W projekcie NEXTEC (Next generation nano-engineered thermoelectric converters - From concept to industrial validation), finansowanym ze środków UE, wykorzystano nanostrukturalne skutterudyty (SKT) i tellurek bizmutu w celu stworzenia modułów TE przeznaczonych, odpowiednio, do wytwarzania elektryczności oraz chłodzenia. Wysokotemperaturowe właściwości termoelektryczne SKT sprawiają, że materiał ten nadaje się do odzyskiwania ciepła odpadowego w samochodach w temperaturze około 600°C. Oprócz lepszej wydajności w wysokich temperaturach nowo opracowany materiał umożliwił też rozwiązanie wielu problemów związanych z rozszerzalnością cieplną i naprężeniami cieplnymi. Naukowcy opracowali też stanowiska testowe i modele symulacyjne do badania wydajności zbudowanych przez siebie modułów wytwarzania energii. Przeprowadzono kompleksową analizę cyklu życia opartych na SKT modułów TE, aby określić skutki środowiskowe i toksykologiczne nanomateriału w przypadku wytwarzania elektryczności ze spalin samochodowych. Badania cytotoksyczności SKT wskazują, że ich toksyczność powinna być zbliżona do toksyczności komponentów metalowych. Nanostrukturalne SKT cechują się mniejszym przewodzeniem ciepła, co pomaga dostarczać więcej energii elektrycznej samochodom. Materiał ten może też znaleźć zastosowanie w innych branżach, w których powstaje ciepło odpadowe. Owocem projektu NEXTEC jest ponad 40 publikacji w materiałach konferencyjnych i czasopismach.
Słowa kluczowe
Ciepło odpadowe, nanotechnologia, termoelektryczne, energia elektryczna, spaliny samochodowe, skutterudyt
