Sviluppato una tecnica assistita dall'apprendimento automatico per produrre velocemente dispositivi in grado di trasformare il flusso di calore che li attraversa in elettricità, senza sprechi e con alta efficienza
Termoelettricità, verso la produzione industriale
(Rinnovabili.it) – Possono recuperare il calore di scarto e trasformarlo in “nuova” energia utile senza emissioni e rumore. Sono durevoli, efficienti e nella loro forma flessibile promettono di essere una soluzione vincente per l’alimentazione dell’elettronica indossabile o dell’IoT. Sono i generatori termoelettrici (TEG – ThermoElectric Generator), dispositivi dotati di termoelettricità, ossia la capacità di trasformare il flusso di calore che li attraversa in energia elettrica, o viceversa. Nonostante le ampie potenzialità questi elementi non possiedono ancora un processo standardizzato per la produzione su larga scala. Per la precisione non esiste un metodo in grado di elaborare rapidamente i materiali termoelettrici mantenendo intatte le loro proprietà. Ma sarebbe più giusto dire “non esisteva”. Un gruppo di ingegneri negli Stati Uniti ha scoperto come abbattere il tempo di produzione a meno di un secondo.
Il team, guidato dal professor Yanliang Zhang dell’Università di Notre Dame, è intervenuto a livello della sinterizzazione, processo di lavorazione che prevede la compattazione di polveri di materiali in uno stampo ad alte temperature. La sinterizzazione convenzionale dei materiali termoelettrici nei forni rappresenta attualmente il metodo più praticabile ma può richiedere anche ore, rendendone difficile l’applicazione su larga scala.
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Sinterizzazione flash e smart per i TEG di domani
Zhang e colleghi hanno messo il turbo al procedimento usando una variante più rapida e più intelligente: la sinterizzazione flash assistita dall’apprendimento automatico. Nel dettaglio gli ingegneri hanno impiegato un’intensa luce pulsata e un programma di Machine Learning per trasformare nanoparticelle di seleniuro d’argento in un film dotato di termoelettricità. Il tutto in meno di 1 secondo. La pellicola mostra un’eccellente flessibilità riuscendo a mantenere il 92% del fattore di potenza iniziale dopo 1.000 cicli di piegatura. E il TEG basato su questo materiale è in grado di generare una densità di potenza di 0,5 mW su cm2 a una differenza di temperatura di 10 K.
“I risultati possono essere applicati per alimentare qualsiasi cosa, dai dispositivi personali indossabili, ai sensori e all’elettronica, all’Internet of Things del settore”, ha affermato Zhang. “L’integrazione dell’elaborazione del flash fotonico e dell’apprendimento automatico può essere generalizzata alla produzione altamente scalabile e a basso costo di un’ampia gamma di materiali energetici ed elettronici”. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Energy & Environmental Science (testo in inglese).
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