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Attualità sabato 27 giugno 2020 ore 09:26

Il silicio per produrre energia

Giovanni Pennelli, Elisabetta Dimaggio e Shaimaa Elyamny

Nuovi dispositivi termoelettrici in silicio per produrre energia elettrica con il calore a basso costo e alta efficienza



PISA — Nuovi dispositivi termoelettrici nanostrutturati basati su silicio permetteranno la conversione diretta del calore in elettricità a basso costo e ad alta resa. Lo studio è frutto di una collaborazione tra il laboratorio di Nanotecnologie del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione dell’Università di Pisa e l’Università di Milano Bicocca, e dimostra la possibilità di generare potenze elettriche molto elevate su differenze di temperatura di meno di 20°C .

“I dispositivi termoelettrici – spiega Giovanni Pennelli, docente di elettronica al Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione e coordinatore del Laboratorio di Nanotecnologie - servono per convertire il calore in energia elettrica in modo affidabile e durevole. Tuttavia, quelli in uso fino ad ora hanno costi elevatissimi, che derivano soprattutto dal materiale usato per costruirli, che è il tellurio, un minerale rarissimo e molto tossico. Nonostante le potenzialità quindi, hanno avuto fino ad ora un campo di impiego estremamente limitato. Pensiamo però a quello che cambierebbe nel sistema mondiale di produzione dell’energia con un dispositivo termoelettrico più efficiente e a costo più basso”.

Lo studio del gruppo di Pisa e Milano ha stabilito che questa possibilità esiste utilizzando al posto del tellurio delle nanostrutture in silicio, un materiale abbondante sulla Terra, bio-compatibile e molto economico da processare. 

“Una tipica applicazione che abbiamo in mente – commenta Elisabetta Dimaggio, ricercatrice del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione – è l’industria 4.0, su cui il nostro dipartimento ha attivi diversi progetti di ricerca e laboratori. I dispositivi al silicio possono essere integrati con i sensori wireless della “fabbrica intelligente”, fino ad ora alimentati con batterie che necessitano di essere ricaricate e poi smaltite, e fornire loro energia semplicemente applicando i sensori su una superficie calda, disponibile in molti punti della fabbrica.

“Oltre alla fabbrica e agli ambienti domestici – prosegue – c’è l’ambito biomedicale: dispositivi indossabili per il monitoraggio di pressione, temperatura o altri parametri vitali potranno essere “ricaricati” con il semplice calore del corpo.

“Si tratta di un campo di ricerca dalla portata innovativa dirompente – conclude Giovanni Pennelli – Al momento il primo prototipo è già operativo, e ha già attirato l’interesse di alcune industrie, interessate a produrre dispositivi per ricaricare i sensori su larga scala. Una rivoluzione energetica come quella di cui ci sarà bisogno nei prossimi anni richiede la produzione e messa in commercio di dispositivi più grandi, ma sempre basati sullo stesso principio. La tecnologia esiste e funziona. È necessario ora che sia messa in grado di contribuire al miglioramento delle condizioni del nostro pianeta”.


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