Thermo-electriciteit, stroom gewonnen uit temperatuurverschil, kan voor schone gratis energie zorgen. De plaatjes die de warmte omzetten in elektriciteit waren tot nu toe gemaakt van materialen die slecht zijn voor het milieu of veel geld kosten. Nu is er een alternatief dat nog steeds goed werkt.
Onderzoekers van de Amerikaanse Rice University ontwierpen een apparaat bestaande uit calcium, kobalt en zuurstof. Die atomen zijn als kristal van Ca3Co4O9 uitstekend geschikt als thermoelectrisch materiaal. Het probleem is dat individuele kristallen onpraktisch zijn: het is schier onmogelijk om betaalbare, grote apparaten te maken uit Ca3Co4O9.
Daarom gingen de onderzoekers op zoek naar een manier om allemaal kleine schilfertjes samen efficiënt te laten werken. Daarvoor voegden ze expres een onzuiverheid toe aan Ca3Co4O9, in de vorm van het zeldzame aardmetaal Terbium. Met die toevoeging werkte een oppervlak van kleine kristalschilfertjes plotseling uitstekend als omzetter van warmte in elektriciteit. Hun bevindingen verschenen in het tijdschrift Scientific Reports. Thermokoppels die nu worden gebruikt bevatten met name platinum, koper, nikkel en wolfraam. Ook worden stoffen als kwik en telluur gebruikt. Die hebben allemaal zo hun nadelen; vaak zijn ze moeilijk te recyclen, schadelijk voor het milieu of simpelweg erg prijzig.
Toepassingen
Er zijn veel toepassingen te bedenken voor thermoelektrische energie. Gasstelletjes voor op de camping kunnen tegelijk als telefoonlader dienen; het bedrijf Biolite biedt zulke branders al aan. Auto's of vliegtuigen kunnen het warmteverschil tussen de koude buitenlucht en de warmte van de motor off uitlaat gebruiken om een deel van hun eigen elektronica van stroom te voorzien. Aangezien een omzetter plat is, valt hij makkelijk weg te werken in van alles en nog wat.
Milieu
Hoewel het nieuwe materiaal van Rice University inderdaad geen gevaarlijke materialen bevat, valt er een kanttekening te plaatsen bij het gebruik van een zeldzame aardmetaal. Deze zeldzame materialen worden vaak gewonnen in milieuonvriendelijke mijnen. De milieuwinst van het gebruik van minder schadelijke materialen is wellicht dus niet zo groot als het lijkt.
Openingsbeeld: Dan Hixson/University of Utah College of Engineering
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.