Il MIT ha creato una scatola che produce energia grazie all’escursione termica

I ricercatori del MIT hanno realizzato un nuovo sistema battezzato "risonatore termico" (Heat Harvesting) che sfrutta l'escursione termica ambientale durante il ciclo giorno-notte per produrre energia. Il grande vantaggio è che non necessita di luce solare diretta e funziona anche all’ombra quando il cielo è nuvoloso — quindi non deve essere installato in posizioni particolari come i pannelli solari. Insomma, può sfruttare una fonte di energia pulita finora sottovalutata: la piroelettricità — ovvero, l'effetto per cui si forma una differenza di potenziale sulle facce opposte di determinati corpi, in risposta a un cambiamento di temperatura.

Il sistema, elaborato dai ricercatori del Massachusetts Institute of Technology e presentato in un paper appena pubblicato su Nature Communications, permette di alimentare piccoli dispositivi — come dei sensori —, senza batterie o corrente esterna.

I materiali che convertono le variazioni di temperatura in elettricità sono oggetto di studio da tempo. In pratica, quando le estremità di un oggetto composto da questi materiali presentano temperature diverse, i portatori di carica creano una differenza di tensione, generando elettricità nel processo. Ma rispetto alle prestazioni degli altri materiali fino ad ora elaborati, il prototipo realizzato dal MIT è tre volte superiore.

La proprietà fondamentale specifica di questi materiali è detta "effusività termica" — una combinazione di conducibilità termica e capacità termica ottenibile con una particolare combinazione di materiali. Nel caso della ricerca del MIT, i ricercatori hanno lavorato a una schiuma metallica di rame o nickel rivestita con uno strato di grafene — materiale dalle proprietà incredibili — che presenta elevata conducibilità termica. La schiuma in questione è stata immersa nell’ottadecano, una cera che diventa liquida a 28 °C e che immagazzina il calore, mentre il grafene lo trasmette velocemente per generare corrente elettrica.

Durante gli esperimenti svolti dal team, il sistema è stato sottoposto a una variazione di temperatura ambientale di 10 gradi lungo il corso di 16 giorni e il risonatore termico ha prodotto 350 mV e 1,3 mW. Si tratta di una quantità di energia sufficiente per alimentare un piccolo sensore ambientale.

Ma il progetto non si limita a sfruttare l'escursione termica giorno-notte: il risonatore può infatti funzionare anche sul ciclo on-off del motore di un frigorifero o dei macchinari di un impianto industriale, in combinazione con i pannelli solari, quando il cielo è nuvoloso, per alimentare sensori e sistemi di telerilevamento situati dove è difficile generare elettricità, oppure, in futuro, come fonte di energia per lander e rover spediti a esplorare altri corpi celesti.

Il grande obiettivo da raggiungere nei futuri sviluppi di questo tipo di ricerca, dunque, sarà come incrementare sia la tensione che la potenza elettrica fornita dal sistema.

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