Dal calore all'energia elettrica grazie ad un nuovo materiale

Una ricerca condotta da un gruppo di scienziati della Northwestern University ha dimostrato come l'inserimento di nanocristalli di un particolare sale (composto da stronzio, tellurio e sodio) nel tellururo di piombo (PbTe) dà luogo ad un materiale capace di generare energia elettrica da corpi che emettono calore, come possono essere i sistemi di scarico dei veicoli, i macchinari e gli equipaggiamenti per la produzione industriale o la luce solare, in maniera molto più efficiente di quanto gli scienziati abbiano già avuto modo di verificare con precedenti esperimenti.

Il particolare materiale avrebbe mostrato un'elevata cifra di merito termoelettrica e dovrebbe poter riuscire a convertire in energia elettrica il 14% circa del calore dissipato da un corpo. Mercouri Kanatzidis, professore di Chimica presso il Weinberg College of Arts and Sciences e co-autore del documento pubblicato su Nature Chemistry, ha commentato: "E' noto da un secolo che i semiconduttori hanno la proprietà di imbrigliare l'elettricità: per renderlo un processo efficiente tutto ciò di cui v'è bisogno è il giusto materiale e noi abbiamo individuato un sistema per realizzare questo materiale".

Il professor Kanatzidis con la collaborazione del proprio team di ricerca ha disperso nanocristalli di questo particolare sale composto da stronzio e tellurio drogati con sodio, nel tellururo di piombo. Gli esperimenti condotti in passato riguardanti l'inclusione di elementi nanoscopici all'interno di un materiale bulk hanno migliorato l'efficienza di conversione energetica del tellururo di piombo, ma l'inclusione dei nanocristalli ha aumentato lo scattering (deflessione) degli elettroni, con la conseguenza di ridurre la conduttività complessiva. I ricercatori della Northwestern University sono però stati in grado di impiegare nanostrutture nel tellururo di piombo per ridurre lo scattering degli elettroni ed incrementare l'efficienza di conversione energetica del materiale.

Viniayak Dravid, professore di scienze ed ingegneria dei materiali alla Northwestern McCormck School of Engineering and Applied Science e coautore del documento, ha spiegato: "Possiamo collocare questo materiale all'interno di un dispositivo economico ed abbinarlo a qualcosa come una lampadina. Il dispositivo può rendere la lampadina più efficiente, catturando il calore da essa generato e convertendone una parte, dal 10% al 15% in una forma di energia più sfruttabile, come l'energia elettrica". Tutte quelle attività industriali che prevedono l'impiego del calore per la trasformazione delle materie prime in prodotti, avrebbero la possibilità di rendere più efficienti i propri sistemi grazie ad un opportuno impiego di questa scoperta scientifica.

"La crisi energetica ed ambientale sono due ragioni di rilievo per essere entusiasmati da questa scoperta, e questo potrebbe essere solamente l'inizio. Vi potrebbero essere altre implicazioni nella comunità scientifica che ancora non abbiamo pensato. Confidiamo nel fatto che questo sistema verrà utilizzato da altri scienziati.

Resta tuttavia da capire quali siano le prospettive di commercializzazione di un materiale di questo tipo, che coinvolge elementi come il tellurio, il piombo e lo stronzio. Se per quest'ultimo non vi è particolare difficoltà di approvigionamento data la sua abbondanza in natura, il tellururo di piombo è relativamente raro e si trova in alcuni giacimenti in Kazakistan in Romania, in California e in Cile. Senza dimenticare che le normative RoHS hanno fortemente limitato l'impiego del piombo nelle apparecchiature elettroniche e in tutte quelle applicazioni dove può essere sostituibile da altri materiali.

Fonte: businessmagazine.it