Cientistas dos EUA e da Coreia propuseram uma solução para converter calor residual em eletricidade

Uma equipe de cientistas da Northwestern University e da Seoul National University, na Coréia, demonstrou um material termoelétrico altamente eficiente que pode converter calor em eletricidade de forma bastante eficiente. Hoje, quando a eletricidade é gerada a partir de combustíveis fósseis, mais de 65% da energia é perdida na forma de calor “residual”. Capturar esse calor e gerar eletricidade a partir dele é uma grande economia e preocupação com o meio ambiente.

Fonte da imagem: Northwestern University

Cientistas de materiais da Northwestern University em Illinois desenvolveram um material termoelétrico promissor na forma de um composto de seleneto de estanho (SnSe) de cristal único. O problema permanecia a alta fragilidade da forma monocristalina do composto, o que dificultava o uso do achado na prática. Ao mesmo tempo, a forma policristalina muito mais estável e plástica do composto revelou-se inadequada para conversão termoelétrica. Descobriu-se que, na forma policristalina, o seleneto de estanho tem uma alta condutividade térmica, o que anula as notáveis ​​características termoelétricas do material.

Com a ajuda de seus colegas sul-coreanos, cientistas dos Estados Unidos conseguiram encontrar a raiz do problema – consistia na formação de uma película de óxido na superfície do composto. Cientistas coreanos puderam propor e testar um processo técnico em que o oxigênio era excluído da cadeia de reações químicas e o seleneto de estanho na forma policristalina era obtido sem impurezas de óxido.

A eficiência de conversão do calor residual em composto de seleneto de estanho policristalino “puro” (figura de mérito) foi de aproximadamente 3,1 ZT a uma temperatura de 783 K (510 ℃). O fator de qualidade – um indicador do coeficiente de conversão de calor em eletricidade – acabou sendo ainda maior do que o de um composto monocristalino.

Os cientistas observam que a produção de um novo material pode ser iniciada sem dificuldades. Eles esperam que os conversores termoelétricos baseados em seleneto de estanho policristalino puro sejam procurados em indústrias intensivas em energia, por exemplo, na fundição de aço e no transporte em grande escala, por exemplo, em navios de grande deslocamento.