Pressmeddelande -
Ny plast omvandlar värme till el
En forskargrupp på LiU har tagit fram en ledande plast som effektivt omvandlar värme till el. Det öppnar för nya, miljövänliga sätt att ta tillvara energi, visar de i en artikel i Nature Materials.
Det finns gott om spillvärme, till exempel i industriella processer, i bostadshus eller från transporter. Men med sinande oljeresurser och ökad global uppvärmning blir energieffektiviseringar allt mer angelägna.
– I genomsnitt har omvandling av energi en verkningsgrad på 40 procent, så 60 procent går förlorad till atmosfären eller till vattendrag via kylvattnet i värmeväxlare, säger Xavier Crispin, forskare på Institutionen för teknik och naturvetenskap vid Campus Norrköping.
Hittills har forskningen kring olika termoelektriska material (som alstrar elektricitet ur den spänning som uppstår när materialens ändar eller sidor utsätts för temperaturskillnader) främst varit inriktad på termoelektriska generatorer för riktigt het spillvärme, till exempel gaser som håller temperaturer mellan 400-1000 grader.
När det gäller överskottsvärme med lägre temperaturer fungerar de termoelektriska material av metallegeringar som vanligtvis används inte lika kostnadseffektivt.
– Industrin genererar väldiga mängder överflödig värme i form av vätskor, i gasform eller flytande, som håller upp till 200 grader. Kan man omvandla också den värmen till el, kan man göra stora vinster. Inte minst miljömässiga, säger Xavier Crispin, forskare på Institutionen för teknik och naturvetenskap.
Forskargruppen i organisk elektronik på ITN (bakom artikeln i Nature Material står förutom Xavier Crispin Olga Bubnova, Zia Ullah Khan, Abdellah Malti, Slawomir Braun, Mats Fahlman och Magnus Berggren) har nu lyckats ta fram ett helt nytt termoelektriskt material.
De har genom en kemisk ”dopning” framställt en ledande plast (3,4-ethylenedioxythiophene, PEDOT) som fungerar termoelektriskt effektivt redan vid låga temperaturer, är billigt nog för att täcka stora ytor av olika slags material och som kan användas i vätskor, till exempel i kylvatten.
Dessutom är tillverkningen miljövänlig, till skillnad från dagens termoelektriska oorganiska halvledarematerial, främst vismut tellurid.
– Genom att polymeren är framställd på syntetisk väg i en kemisk lösning kan man också tillverka termoelektriska komponenter genom en tryckprocess, säger Xavier Crispin och jämför tekniken med nagellack löst i aceton – läggs den lösningen på en yta dunstar acetonet och kvar blir en tunn hinna av lacket jämt fördelat.
Det öppnar för en lång rad nya användningsområden. Från ökad energiutvinning i kärnkraftverk till energibesparingar på alla håll. Till exempel skulle man i framtiden kunna minska drivmedelsförbrukningen genom att alstra ström ur heta bilavgaser.
– Vi är fortfarande på ett stadium av grundforskning. De första applikationerna kommer att handla om att omvandla värme till el i mindre komponenter, som i snålkretsar och sensorer där utbytet bara blir några mikrowatt, säger Xavier Crispin.
– Här i Norrköping har vi unika möjligheter att utveckla teknologin kring det nya materialet genom samarbetet med Acreo och nätverket Printed Electronics Arena, som har en unik position i Europa när det gäller tryckt elektronik.
Bakom Printed Electronics Arena, PEA, står bland andra LiU, Norrköpings Science Park och kommunerna i Norrköping och Katrineholm.
