Quali sono i diversi tipi di materiali termoelettrici?
Il processo termoelettrico è la conversione diretta del calore in elettricità e torna di nuovo nel riscaldamento o nel raffreddamento di un oggetto. I materiali termoelettrici possono essere utilizzati per misurare le variazioni di temperatura, modificare la temperatura effettiva di un oggetto e generare una carica elettrica, che può essere utilizzata per generare energia. Nel 2011, materiali termoelettrici sono troppo inefficienti per essere utili, ma gli ingegneri automobilistici stanno tentando di usarli per raccogliere energia termica sprecata da un veicolo e trasformarla in elettricità utilizzabile. I ricercatori stanno tentando di aumentare l'efficienza dei materiali termoelettrici per renderli più economici in modo che possano essere utilizzati per creare frigoriferi, condizionatori d'aria e altri dispositivi che richiedono un raffreddamento.
I processi termoelettrici si verificano a causa dell'effetto Peltier, che è il raffreddamento e il riscaldamento delle giunzioni opposte nei circuiti elettrici contenenti semiconduttori diversi. I materiali termoelettrici possono essere utilizzati per creare DE di raffreddamentovizi o per fornire refrigerazione. Uno dei materiali termoelettrici comuni utilizzati oggi è il bismuto Telluride, un composto costoso che può costare fino a $ 1.000 dollari USA (USD)/lb ($ 2.000 USD/kg). Se preparato correttamente, questo materiale termoelettrico produce variazioni di temperatura affidabili da 14 a 266 gradi F (da -10 a 130 gradi C). I sistemi termoelettrici funzionano in modo affidabile e preciso senza il rumore dei sistemi di riscaldamento, raffreddamento e refrigerazione convenzionali e senza clorofluorocarburi (CFC).
Per diversi anni, la National Aeronautics and Space Administration (NASA) ha sfruttato la potenza dei materiali termoelettrici alle sonde spaziali nel potere più profonde dello spazio, così lontano dal sole che i pannelli solari sono inutili. Il processo prevede il materiale nucleare di integrare in un generatore termico radioisotopo, in cui il radiologico decay proDuce l'energia termica che viene quindi convertita in elettricità per alimentare la sonda. Questo è lo stesso processo che gli ingegneri automobilistici stanno cercando di sfruttare dal calore di scarico dei motori dell'auto - calore che può essere convertito in elettricità per alimentare l'auto.
La ricerca e lo sviluppo nei materiali termoelettrici sono stati condotti dal Centro di ricerca di frontiera energetica presso il Massachusetts Institute of Technology (MIT). Lì, ricercatori e scienziati hanno fatto alcune scoperte piuttosto significative, come l'accoppiamento del disturbo termico e delle strutture elettroniche a temperatura finita. Le attuali sfide in questo campo sono identificare o sintetizzare nuovi materiali, non ancora scoperti, con capacità termoelettriche più efficienti. I progressi in questo campo possono consentire lo sviluppo di materiali che generano elettricità dal calore dei rifiuti, fornendo una soluzione energetica globale sostenibile.