Dall’Università di Pisa (UniPi) arriva un’innovazione che potrebbe rivoluzionare il mondo dell’energia: un chip in silicio capace di convertire il calore in energia elettrica. Frutto del lavoro del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione, questo chip potrebbe aprire la strada a soluzioni ancora più ecologiche e sostenibili per l’energia.
Generare energia dai chip: la nuova frontiera del silicio
Strutture in silicio dell’ordine di grandezza di nanometri e integrabili su un chip che funzionano da generatore termoelettrico convertendo direttamente il calore in energia elettrica. Questa è l’ultima novità del team di ingegneri elettronici dell’UniPi, che con quest’innovazione ha dimostrato come il silicio (materiale biocompatibile e non inquinante) sia l’ideale per la produzione di “green energy”.
Come spiega Giovanni Pennelli, docente di elettronica al DII e coordinatore del gruppo di ricerca:
“In genere, i chip di silicio consumano energia per svolgere delle attività, come fare conti (microprocessori), trasmettere informazioni (i chip del telefono cellulare), misurare delle grandezze (sensori di temperatura, pressione…), ed hanno bisogno di essere alimentati. Il nostro dispositivo […] aggiunge il tassello mancante: invece che consumare energia, la produce sfruttando una superficie calda (corpo umano, termosifone, altri dispositivi che si riscaldano) e può alimentare gli altri dispositivi senza utilizzare le batterie”.
Applicazioni industriali e sostenibilità ambientale
Parliamo di un chip che potrebbe essere applicato già da subito in contesti industriali di alto profilo. Come sottolinea Elisabetta Dimaggio (ricercatrice di elettronica al DII) i chip termoelettrici possono infatti alimentare i cosiddetti nodi sensori a bassa potenza, abbattendo così i costi energetici e al tempo stesso anche l’inquinamento.
Ma non solo. Il dispositivo in questione, sviluppato in collaborazione con IMB-CNM, CSIC di Barcellona e apparso sulla rivista “Small”,
“[…] si potrebbe usare anche per raffreddare le superfici, quindi non solo come generatore ma anche integrato in sistemi che si riscaldano durante il funzionamento, come enormi data center”.
Maggior efficienza del silicio per l’industria 5.0
Il gruppo pisano, in collaborazione con le Università di Warwick e Milano-Bicocca, ha dimostrato inoltre che è possibile quasi triplicare l’efficienza del silicio nella conversione del calore in energia. Come spiega Antonella Masci, dottoranda e prima autrice di uno studio pubblicato su Nano Energy, le tecniche di nanostrutturazione migliorano l’efficienza termoelettrica, riducendo così anche la conducibilità termica.
“Siamo riusciti a dimostrare che le tecniche di nanostrutturazione del silicio consentono non solo di ridurre la conducibilità termica, con un notevole beneficio dell’efficienza di conversione termica-elettrica, ma anche di produrre molta energia partendo dal calore di scarto”.
Conclude Sergio Saponara, Direttore del Dipartimento di Ingegneria dell’Informazione:
“La ricerca che sfrutta le proprietà di alcuni materiali per produrre energia green è fondamentale per fornire alle aziende gli strumenti per una transizione digitale secondo i principi richiesti dalle trasformazioni dell’industria 5.0, che devono avere al centro persone e ambiente. Il laboratorio FoReLab del Dipartimento, dedicato proprio alle tecnologie chiave per il 5.0, ha tra i suoi filoni più importanti quello del lavoro su una nuova generazione di dispositivi e sistemi ICT riconfigurabili, adattivi ed ecologici che sfruttano architetture innovative e materiali nanostrutturati pr adattare la loro applicazione e ottimizzare le loro prestazioni sulla base delle condizioni di utilizzo, dei contesti industriali e delle applicazioni emergenti”.
