Door elasticiteit toe te voegen aan de indrukwekkende eigenschappen van materialen die bekend staan ​​als thermo-elektriciteit, kunnen we meer energie besparen, KAUST-onderzoekers hebben aangetoond.

Van laptopchips en auto-uitlaatpijpen tot industriële machines, voor de meeste apparaten, veel van de energie die ze verbruiken, gaat verloren als warmte. Flexibele thermo-elektrische materialen kunnen deze warmte opdweilen en weer omzetten in bruikbare elektriciteit die ze kunnen gebruiken om de elektrische output te maximaliseren.

De sleutel tot het nuttige gedrag van thermo-elektrische materialen, zoals bismuttelluride en antimoontelluride, is dat wanneer de ene kant van het materiaal heet is en de andere kant koud, ze genereren spontaan een elektrische spanning. Hoe groter de temperatuurgradiënt, hoe meer stroom ze genereren. Maar tot op heden thermo-elektrische generatoren (TEG's) zijn bijna altijd gemaakt van massieve blokken thermo-elektrische materialen.

"We hadden voor ogen dat een rekbare TEG meer uitgangsvermogen zou bereiken, omdat het gemakkelijk een langere afstand tussen het warme uiteinde en het koude uiteinde kan behouden, " zei Mohammed Hussain, Hoogleraar Elektrotechniek aan KAUST, die het onderzoek leidde. Het koude uiteinde van de rekbare TEG kan verder van de warmtebron worden getrokken, het maximaliseren van de temperatuurgradiënt.

Het team van Hussain maakte de flexibele TEG's door bismuttelluride of antimoontelluride te coaten op een spiraalvormig flexibel papier of polymeersubstraat. Hussain legde uit dat deze spiraalvormige architectuur ervoor zorgde dat de TEG in elke richting kon buigen en uitrekken, terwijl de mechanische integriteit behouden bleef.

Een eenvoudige spiraalvorm, gemaakt van een papieren substraat (dat een lagere thermische geleidbaarheid heeft dan het polymeer), was het beste ontwerp, meer dan twee keer zoveel vermogen genereren wanneer uitgerekt dan wanneer platgelegd.

Hussain heeft een aantal eerste toepassingen in gedachten voor zijn rekbare TEG's. "Voor draagbare gadgets, ze kunnen erg handig zijn, " zegt hij. "Een ander direct gebied dat we onderzoeken is thermo-elektrische energie van schepen en auto's. Hun bovenoppervlak is onder de zon en hun onderoppervlak is altijd in het water of in de schaduw."

"Rekbare TEG's kunnen worden gebruikt in bijna elke toepassing waar restwarmte moet worden teruggewonnen, Hussein toegevoegd. traditioneel, om de stroomproductie van een TEG te verbeteren, het denkproces heeft zich in het bijzonder gericht op het verbeteren van de thermo-elektrische eigenschappen van verschillende thermo-elektrische materialen. We hebben duidelijk aangetoond dat de architectuur van de TEG even belangrijk is voor het verbeteren van de stroomproductie, onafhankelijk van het gebruikte thermo-elektrische materiaal."