Scienziati coreani creano un accumulatore che si carica atonomamente con calore e vibrazioni

Gli scienziati del Korea Institute of Science and Technology (KIST) hanno svelato un accumulatore di energia ibrido all’avanguardia che combina calore e vibrazioni per produrre oltre il 50% di energia in più rispetto ai sistemi convenzionali.

Il Dr. Hyun-Cheol Song e il Dr. Sunghoon Hur del Centro di Ricerca sui Materiali Elettronici del KIST hanno realizzato una soluzione che promette di trasformare il modo in cui alimentiamo i sensori IoT e i dispositivi wireless in ambienti difficili. La loro scoperta è stata pubblicata in Energy Conversion and Management.

L’energy harvesting, il processo di conversione delle fonti di energia ambientale in elettricità, ha assunto un ruolo fondamentale nella ricerca di tecnologie più ecologiche ed efficienti, molto utile anche per alimentare unità tecnologiche isolate, che non possono ricevere energia da una rete.

Gli ambienti quotidiani, come i siti industriali e le automobili, sono ricchi di fonti come calore, vibrazioni, luce e onde elettromagnetiche. Sfruttare queste energie rappresenta una valida alternativa alle fonti di energia tradizionali, soprattutto nelle aree in cui la sostituzione delle batterie non è praticabile.

La scoperta del team di ricerca del KIST sta nel suo approccio innovativo alla combinazione degli effetti termoelettrici e piezoelettrici (cioè legati alla cosiddetta elettricità statica), due metodi che presentano delle limitazioni.

L’effetto termoelettrico, che converte l’energia termica in elettricità, ha sempre sofferto di una bassa efficienza. D’altra parte, l’effetto piezoelettrico, che trasforma le vibrazioni meccaniche in energia elettrica, incontra delle difficoltà a causa dell’elevata impedenza, che ostacola una raccolta di energia affidabile.

I ricercatori hanno sviluppato una soluzione dinamica per affrontare queste limitazioni: un accumulatore di energia ibrido termoelettrico-piezoelettrico. A differenza dei precedenti tentativi che si limitavano a combinare gli effetti di meccanismi separati, l’approccio del KIST si concentra sulla creazione di un effetto sinergico integrando i difetti di ciascun metodo.

L’innovazione chiave consiste nel sostituire il tradizionale dissipatore di calore statico con un cantilever dinamico, migliorando la dissipazione del calore e producendo un notevole aumento del 25% della potenza del dispositivo termoelettrico.

Al cantilever è stato collegato anche un dispositivo piezoelettrico di tipo polimerico, che genera ulteriore energia attraverso la deformazione in trazione e compressione quando il cantilever vibra.

Questo sistema ibrido ha dimostrato il suo potenziale alimentando con successo un sensore IoT commerciale (sensore di posizionamento GPS, 3 volt, 20 megawatt), aprendo le porte a un funzionamento continuo senza dipendere dall’alimentazione a batteria.

Applicazioni nella vita reale

Il Dr. Sunghoon Hur, che ha guidato la ricerca, ha espresso ottimismo riguardo alle applicazioni reali dei risultati. “Questo studio conferma che il sistema ibrido di raccolta dell’energia può essere applicato in modo affidabile alla nostra vita reale”, ha dichiarato il dottor Hur.

“Abbiamo confermato la sua efficacia in luoghi in cui calore e vibrazioni coesistono, come i motori delle automobili, e stiamo attualmente pianificando la costruzione di un sistema che possa essere applicato agli impianti di fabbrica o ai motori delle macchine edili, che difficilmente possono essere alimentati e diagnosticati in modalità wireless”.

L’impatto potenziale di questo accumulatore di energia ibrida è molto ampio, con applicazioni che vanno dall’alimentazione dei dispositivi IoT nei veicoli al miglioramento dell’efficienza energetica negli impianti industriali. La ricerca, sostenuta dal Ministero della Scienza e dell’ICT, è stata pubblicata nell’ultimo numero di Energy Conversion and Management, una prestigiosa rivista internazionale del settore energetico.

Mentre guardiamo a un futuro dominato dalle tecnologie sostenibili, l’innovativo accumulatore di energia ibrido del KIST è una testimonianza dell’ingegno e della determinazione dei ricercatori che cercano di superare le sfide del nostro tempo.