Elettricità illimitata con i risonatori termici

I ricercatori del MIT hanno realizzato un nuovo sistema che permette di alimentare per anni piccoli dispositivi come i sensori, senza richiedere batterie o corrente esterna. Il risonatore termico sfrutta una fonte di energia rinnovabile e sempre disponibile, ovvero le oscillazioni della temperatura ambiente durante il ciclo giorno-notte. Per ottenere un risultato soddisfacente è stata utilizzata una particolare combinazione di materiali.

Anche se la potenza generata dal sistema è ancora limitata, il suo principale vantaggio è che non necessita di luce solare diretta, in quanto funziona anche all’ombra o in presenza di cielo nuvoloso. Quindi può essere installato in qualsiasi luogo, ad esempio sotto i pannelli solari. Il prototipo realizzato dal MIT offre prestazioni tre volte superiori a quelle dei tradizionali materiali piroelettrici che convertono le variazioni di temperatura in elettricità. Per generare elettricità dalle oscillazioni della temperatura occorre un materiale con elevata effusività termica, una combinazione di conducibilità termica e capacità termica.

I ricercatori hanno scelto una schiuma metallica (rame o nickel) rivestita con uno strato di grafene, materiale con elevata conducibilità termica. La schiuma è stata quindi immersa nell’ottadecano, un tipo di cera che cambia tra solido e liquido entro un particolare range di temperature, funzionando quindi da storage. In presenza di una variazione di temperatura di 10 gradi, il risonatore termico ha prodotto 350 mV e 1,3 mW sufficienti per alimentare un piccolo sensore ambientale o sistemi di comunicazione. Il materiale a cambiamento di fase immagazzina il calore, mentre il grafene lo trasmette velocemente quando occorre generare corrente elettrica.

Oltre che sul ciclo giorno-notte, il risonatore può funzionare anche sul ciclo on-off del motore di un frigorifero o dei macchinari di un impianto industriale. Un simile sistema potrebbe essere impiegato insieme ai pannelli solari, in modo da avere corrente quando il cielo è nuvoloso. Un altro possibile uso è come fonte di energia per lander e rover che esplorano la Luna o altri pianeti. È tuttavia necessario incrementare sia la tensione che la potenza elettrica.