Um novo dispositivo termoelétrico impresso em 3-D, que converte calor em energia elétrica com um fator de eficiência 50% maior do que o anterior melhor para materiais impressos - e é barato para produzir a granel - foi fabricado por pesquisadores do SPECIFIC Innovation and Knowledge Center da Swansea University.

Cerca de um sexto de toda a energia usada pela indústria no Reino Unido acaba atualmente como calor residual, emitido para a atmosfera. Aproveitar isso para criar eletricidade pode ser um grande passo para ajudar a indústria a reduzir suas contas de energia e reduzir sua pegada de carbono.

Materiais termoelétricos transformam diferenças de temperatura em energia elétrica, ou vice-versa. Eles são usados ​​em geladeiras, usinas de energia e até mesmo alguns relógios inteligentes movidos a calor do corpo.

Pesquisas anteriores mostraram que um material chamado seleneto de estanho (SnSe), um composto feito de estanho (Sn) e selênio (Se), tem alto potencial como material termoelétrico. O problema é que os métodos usados ​​para fabricá-lo requerem muita energia e, portanto, são caros.

É aqui que entra o trabalho dos pesquisadores de Swansea. A técnica que eles desenvolveram é potencialmente de custo muito baixo para a indústria porque permite que geradores termoelétricos SnSe sejam produzidos rápida e facilmente em grandes quantidades.

A equipe formulou o seleneto de estanho em um tipo de tinta que eles puderam imprimir para testar suas propriedades. A próxima etapa foi desenvolver um tipo de técnica de impressão 3-D para produzir um pequeno gerador termoelétrico feito com a tinta.

Os experimentos da equipe mostraram que o material deu pontuações recordes de eficiência no desempenho, que é medido pela “Figura de Mérito” (ZT).

• O elemento da equipe Swansea atingiu um valor ZT (uma medida da eficiência dos geradores termelétricos) de até 1,7
• A melhor pontuação ZT anterior para um material termoelétrico impresso era 1,0
• Isso significa uma taxa de eficiência - para transformar calor em eletricidade - para o elemento da equipe Swansea de cerca de 9,5%, em comparação com 4,5% para o melhor anterior

A descoberta pode ser particularmente benéfica para as indústrias onde altas temperaturas estão envolvidas no processo de fabricação. Um exemplo é a fabricação de aço, que gera grande quantidade de calor e requer imensa energia elétrica. A reciclagem do calor em energia, portanto, tem o potencial de aumentar significativamente a eficiência energética. A Tata Steel deve apoiar um doutorado. pesquisador da equipe para explorar a aplicação industrial da tecnologia.

A equipe de pesquisa é do SPECIFIC Innovation and Knowledge Center, um projeto liderado pela Swansea University que desenvolve tecnologias para reduzir as emissões de carbono e demonstra como elas podem ser aplicadas a edifícios e indústrias.

Dr. Matt Carnie da Swansea University, quem foi o pesquisador principal deste trabalho, disse:

"Transformar calor residual em energia elétrica pode aumentar significativamente a eficiência energética, cortar contas e reduzir as emissões de carbono. Nossos resultados mostram que materiais termoelétricos impressos usando seleneto de estanho são um caminho muito promissor.

O dispositivo que desenvolvemos é o material termoelétrico impresso de melhor desempenho registrado até hoje, com o fator de eficiência melhorado em mais de 50% em relação ao recorde anterior. Também é barato produzir a granel em comparação com os métodos de fabricação estabelecidos.

É necessário mais trabalho, mas já nosso trabalho mostra que esta técnica, combinando eficiência e economia, pode ser muito atraente para indústrias com uso intensivo de energia. "

O artigo é "Geradores termoelétricos SnSe impressos em 3D com alta figura de mérito", publicado em Materiais de energia avançados .