Metodo innovativo per sfruttare in modo efficiente il calore a bassa temperatura per l'energia.

Gli scienziati dell’UNIST e della Nanyang Technological University hanno creato una procedura del ciclo elettrochimico termicamente rigenerativo (TREC), offrendo un nuovo approccio sistematico per trasformare l’energia termica di bassa qualità in energia pratica. Comprendendo la rilevanza delle modalità di vibrazione strutturale, soprattutto nelle molecole d'acqua, questo sistema dimostra il potenziale nel migliorare la conversione dell'energia da lievi variazioni di temperatura. Tali sviluppi nei sistemi TREC potrebbero potenzialmente trasformare l’applicazione del calore di bassa qualità nei gadget indossabili e nelle batterie secondarie.

I ricercatori hanno sviluppato un innovativo sistema TREC che trasforma efficacemente l'energia termica di bassa qualità in energia pratica, sfruttando le modalità di vibrazione strutturale. Questa innovazione potrebbe potenzialmente cambiare la conversione dell’energia nei gadget indossabili e nelle batterie secondarie.

La squadra investigativa, co-guidata dal professor Hyun-Wook Lee e dal professor Dong-Hwa Seo della School of Energy and Chemical Engineering presso l'Ulsan National Institute of Science and Technology (UNIST), in collaborazione con il professor Seok Woo Lee della Nanyang Technological Università di Singapore, hanno compiuto progressi sostanziali nello sfruttamento di fonti di calore a basso grado (<100 °C) per la conversione dell’energia produttiva. Il loro lavoro fondamentale è incentrato sullo sviluppo di un sistema TREC (ciclo elettrochimico termicamente rigenerativo) altamente efficiente in grado di convertire piccole differenze di temperatura in energia utilizzabile.

I tradizionali sistemi di raccolta dell’energia incontrano sfide quando si tratta di utilizzare in modo efficiente fonti di energia termica di bassa qualità. Tuttavia, i sistemi TREC rappresentano una soluzione interessante poiché incorporano la funzionalità della batteria con capacità di raccolta dell’energia termica. In questa ricerca, il team ha sondato il ruolo delle modalità di vibrazione strutturale per aumentare l'efficienza dei sistemi TREC.

Attraverso l’analisi, i ricercatori hanno scoperto come lievi cambiamenti nel legame covalente influiscono sulle modalità di vibrazione, influenzando in particolare le molecole d’acqua strutturali, e hanno scoperto che anche quantità minime di acqua innescano intense vibrazioni strutturali all’interno della modalità di allungamento A1g dei ligandi di cianuro. Queste vibrazioni contribuiscono in modo significativo a un coefficiente di temperatura (ɑ) più ampio all’interno di un sistema TREC. Sulla base di queste rivelazioni, il team ha ideato e realizzato un sistema TREC altamente efficiente utilizzando un elettrolita acquoso a base di ioni di sodio.

Il professor Hyun-Wook Lee ha spiegato: "Questa ricerca offre preziose informazioni su come le modalità di vibrazione strutturale possono aumentare le capacità di raccolta di energia dei sistemi TREC. Fornisce una comprensione più profonda delle proprietà intrinseche degli analoghi del blu di Prussia influenzati da queste modalità di vibrazione, aprendo la strada per una migliore conversione dell’energia.”

I sistemi TREC hanno vaste applicazioni potenziali, in particolare nelle tecnologie indossabili e in altri dispositivi in cui sono presenti piccole differenze di temperatura. Catturando e convertendo in modo efficiente l’energia termica di bassa qualità in energia utilizzabile, i sistemi TREC rappresentano una strada promettente per l’evoluzione delle batterie secondarie di futura generazione.

La ricerca è stata sostenuta dal Fondo di ricerca 2023 dell’UNIST, dal Programma di ricerca individuale di scienza e ingegneria di base e dal Centro nazionale per i dati di ricerca sui materiali attraverso la Fondazione nazionale di ricerca (NRF) della Corea, finanziata dal Ministero della scienza e dell’ICT (MSIT).