Et bæredygtigt og genanvendeligt termoelektrisk papir

Termoelektriske materialer, i stand til at omdanne varme til elektricitet, er meget lovende for at omdanne restvarme til elektrisk energi, da de omdanner næppe brugbar eller næsten tabt termisk energi på en effektiv måde.

Forskere ved Institute of Materials Science i Barcelona (ICMAB-CSIC) har skabt et nyt koncept for termoelektrisk materiale, offentliggjort i tidsskriftet Energi- og miljøvidenskab . Det er en enhed, der består af cellulose, produceret in situ i laboratoriet af bakterier, med små mængder af et ledende nanomateriale, kulstof nanorør, ved hjælp af en bæredygtig og miljøvenlig strategi.

"I stedet for at lave et materiale til energi, vi dyrker det "forklarer Mariano Campoy-Quiles, en forsker af denne undersøgelse. "Bakterie, dispergeret i et vandigt dyrkningsmedium indeholdende sukker og carbon nanorør, producere de nanocellulosefibre, der ender med at danne enheden, hvor carbon nanorørene er indlejret "fortsætter Campoy-Quiles.

"Vi får en mekanisk resistent, fleksibelt og deformerbart materiale, takket være cellulosefibrene, og med en høj elektrisk ledningsevne, takket være carbon nanorørene, "forklarer Anna Laromaine, forsker i denne undersøgelse. "Hensigten er at nærme sig begrebet cirkulær økonomi, brug af bæredygtige materialer, der ikke er giftige for miljøet, der bruges i små mængder, og som kan genbruges og genbruges, "forklarer Anna Roig, forsker i denne undersøgelse, "Enheden er lavet af bæredygtige og genanvendelige materialer, og med en høj merværdi, «tilføjer hun.

Roig siger, "Dette materiale har en højere termisk stabilitet sammenlignet med andre termoelektriske materialer baseret på syntetiske polymerer, hvilket gør det muligt at nå temperaturer på 250 ° C. Ud over, enheden ikke bruger giftige elementer, og cellulosen kan let genbruges, da det kan nedbrydes ved en enzymatisk proces, der omdanner det til glucose, mens kulstof -nanorørene genvindes, som er det dyreste element i enheden. "Desuden er tykkelsen, farve og gennemsigtighed af materialet kan kontrolleres.

Campoy-Quiles forklarer, at carbon nanorør er valgt til deres dimensioner:"Takket være deres nanoskala diameter og deres få mikron i længden, carbon nanorør tillader, med meget lave mængder på endda 1 procent, opnå elektrisk perkolering, dvs. en kontinuerlig vej, hvor de elektriske ladninger kan bevæge sig gennem materialet, tillader cellulose at være ledende. Derudover brug af en så lille mængde nanorør (op til maksimalt 10%) og samtidig bevare den samlede effektivitet af et materiale, der indeholder 100 procent, gør processen meget økonomisk og energieffektiv. "

Roig siger, "På den anden side, dimensionerne af carbon nanorør ligner dem af cellulosananofibre, hvilket resulterer i en homogen dispersion. Ud over, inddragelsen af ​​disse nanomaterialer har en positiv indvirkning på cellulosens mekaniske egenskaber, gør det endnu mere deformerbart, udvidelig og modstandsdygtig. "

Disse enheder kan bruges til at generere elektricitet fra restvarme til fodersensorer i IoT -applikationer og landbrug. "I den nærmeste fremtid, de kan bruges som bærbare enheder, i medicinske eller sportslige applikationer for eksempel. Og hvis effektiviteten blev optimeret yderligere, dette materiale kan føre til intelligente varmeisolatorer eller til hybrid fotovoltaisk-termoelektrisk kraftproduktionssystem, "forklarer Campoy-Quiles.

Roig siger, "På grund af cellulosens store fleksibilitet og procesens skalerbarhed, disse enheder kan bruges til applikationer, hvor restvarmekilden har usædvanlige former eller store områder, da de kunne være fuldstændig dækket med dette materiale. "

Fordi bakteriel cellulose let produceres, teknologien kan være det første skridt mod et nyt energiparadigme, hvor brugerne vil være i stand til at lave deres egne elektriske generatorer.