Generatori termoelettrici: i primi prototipi

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Ricordate l’articolo di qualche giorno fa riguardante l’utilizzo del calore grazie ai generatori termoelettrici? Ecco le prime applicazioni pratiche. Come abbiamo già spiegato, sarà possibile catturare il calore che si genera nelle automobili quando si brucia il gasolio grazie a dei materiali termoelettrici in grado di convertirlo in energia, riducendo così il bisogno di combustibile e migliorando l’economia di consumo di almeno il 5%.

I ricercatori stanno già realizzando prototipi di generatori termoelettrici per effettuare dei test su vetture commerciali e SUV presso la BSST di Irwindale (California) e la General Motors Global R&D di Warren (Michigan). Entrambe le case automobilistiche – come riporta il sito Technology Review - testeranno i loro prototipi entro fine estate: la BSST su vetture Ford e BMW, la GM sui SUV della Chevrolet.

Dal momento che i generatori termoelettrici raggiungono temperature di 500 °C ed i materiali termoelettrici comuni - come il tellururo di bismuto - non possono operare oltre i 250 °C, la BSST sta utilizzando una diversa serie di termoelettrici (miscele di afnio e zirconio) che funziona bene anche ad alte temperature, ed è riuscita ad aumentare del 40% l’efficienza del suo generatore.

I ricercatori GM sono invece al lavoro su un prototipo definitivo della “skutterudite”, una nuova classe di termoelettrici più economica dei tellururi e con prestazioni migliori alle alte temperature. I test con il computer hanno mostrato che il dispositivo, montato su un Chevrolet Suburban, potrebbe generare 350 watt, aumentando l’economia di consumo del 3%.

La produzione di skutteruditi, composti in arseniuro di cobalto ed elementi di terra rara come l’itterbio, è un processo complesso e lungo, e la loro incorporazione all’interno di dispositivi è difficile”, ha spiegato lo scienziato della GM Gregory Meisner. La cosa più difficile è ottenere un buon contatto elettrico e termico, perché le grandi escursioni termiche a cui è sottoposto il dispositivo mettono a dura prova i contatti e tutta l’interfaccia termoelettrica. L’unione di materiali diversi, inoltre, genera delle resistenze che riscaldano il contatto e consumano più rapidamente il dispositivo. “Scegliendo adeguatamente i materiali - ha aggiunto Meisner - è possibile regolare la resistenza, ma la sfida sta nell’ottenere la giusta combinazione di materiali tra i semiconduttori termoelettrici ed i contatti.”

Altrettanto difficile sarà integrare il dispositivo nei veicoli, con i ricercatori che hanno già sperimentato un generatore in tellururo di bismuto a bordo di un SUV. “In questo momento - ha detto Meisner - il dispositivo, simile ad un silenziatore, è semplicemente incluso nell’impianto di scarico. Dovremo però fare in modo che si integri meglio ai sistemi della vettura, non deve essere una sorta di pezzo aggiuntivo”.

Infine, BSST e GM dovranno trovare un sistema per produrre i nuovi materiali ad un costo inferiore, ma Meisner ha dichiarato che potrebbero servire almeno altri quattro anni prima che i generatori termoelettrici vengano applicati alle vetture commerciali.

Antonino Neri

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