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È stato creato il termoelettrico più efficiente
Ultima recensione: 01.07.2025
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I chimici della Northwestern University hanno sviluppato un materiale termoelettrico unico che converte il calore in elettricità.
Si tratta del miglior materiale del suo genere: la sua efficienza è doppia rispetto a tutti i materiali simili precedentemente noti. Questa scoperta può essere di grande importanza per lo sviluppo dell'industria mondiale, se si considera che due terzi dell'energia prodotta per il fabbisogno umano viene dispersa sotto forma di calore. I risultati del lavoro dei ricercatori sono pubblicati sulla rivista "Nature".
Secondo l'articolo, il nuovo materiale è costituito da granuli di tellururo di piombo e tellururo di stronzio, oltre a una piccola quantità di sodio. Questo materiale, stabile dal punto di vista ambientale, può convertire dal 15 al 20% del calore generato durante la produzione di energia in elettricità utile.
Il nuovo materiale può essere utilizzato nell'industria automobilistica e pesante (ad esempio, nella produzione di vetro, mattoni, raffinerie di petrolio, centrali elettriche a carbone e a gas). Inoltre, l'efficiente termoelettrico può essere utilizzato su grandi navi e petroliere, dove i grandi motori a combustione interna sono costantemente in funzione.
"Il nostro sistema termoelettrico è il più efficiente al mondo a qualsiasi temperatura", afferma Mercury Kanatzidis, responsabile del progetto e autore principale dell'articolo su Nature. "Questo materiale può convertire il calore in elettricità in modo più efficiente di qualsiasi altro". "Ci viene spesso chiesto come risolvere il problema del risparmio energetico", aggiunge il collega di Kanatzidis, Vinayak Dravid. "Ma non esiste una soluzione universale; la soluzione deve essere completa. I sistemi termoelettrici non possono risolvere tutti i problemi energetici, ma sono una parte importante di un approccio globale".
I termoelettrici sono sostanze in grado di generare elettricità a diverse temperature in diverse zone del materiale. L'efficienza di tale conversione è determinata da due requisiti in gran parte contraddittori. Un termoelettrico efficiente deve condurre l'elettricità al meglio possibile e condurre il calore al peggio possibile.
Una sostanza con una resistenza molto bassa non sarà un termoelettrico efficace se conduce bene il calore. Per ottenere una bassa conduttività termica con un'alta conduttività elettrica, gli scienziati hanno modificato la struttura del materiale.
Gli specialisti hanno preso come base il classico materiale termoelettrico, il tellururo di piombo (PbTe), e vi hanno aggiunto inclusioni di nanocristalli di tellururo di stronzio. Hanno così interrotto la struttura ordinata del materiale, senza però alterarne la conduttività elettrica e, di conseguenza, quella termica.
Il risultato ha soddisfatto gli scienziati e potrebbe presto soddisfare anche le case automobilistiche, le raffinerie di petrolio e altri impianti industriali, dove il nuovo materiale può contribuire a ridurre i costi energetici.