Le leghe a memoria di forma potrebbero sfruttare l'energia termica delle automobili?

  • Rudolf Cole
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Hai mai sentito parlare di leghe a memoria di forma? DCI

In un'epoca in cui le risorse di carburante diminuiscono e i costi della benzina in aumento, le case automobilistiche stanno facendo tutto il possibile per rendere le auto più efficienti dal punto di vista energetico. Ma c'è un posto ovvio in cui l'energia viene semplicemente buttata via mentre un'auto è in funzione: nel calore che esce dal tubo di scappamento.

La prima legge della termodinamica ci dice che l'energia non può essere né creata né distrutta, ma ciò non significa che una certa quantità di essa non possa diventare semplicemente inutile. Generalmente, l'energia inutile lascia un sistema sotto forma di calore e in un'auto gran parte di quell'energia termica sprecata può essere trovata nello scarico. Ma cosa succederebbe se potessimo riconvertire parte di quell'energia termica in una forma utile, come, ad esempio, l'elettricità? General Motors ha sviluppato un prototipo di dispositivo che fa proprio questo utilizzando leghe a memoria di forma (SMA). Una SMA è una lega che può essere realizzata per avere due forme diverse a seconda della temperatura, una cosiddetta forma dello stato domestico quando fa caldo e un secondo stato quando fa freddo. Muovi un pezzo di lega a memoria di forma avanti e indietro tra ambienti caldi e freddi e cambierà avanti e indietro tra queste due forme. Gli scienziati si sono resi conto da diversi anni che le SMA estruse in fili potrebbero essere un modo per produrre energia utilizzabile dal calore, ma il sistema di GM è il primo a mostrare una vera promessa come un modo per generare elettricità in un'auto.

Per capire come funziona il dispositivo GM, immagina un sistema con tre pulegge rotanti disposte agli angoli di un triangolo. Il collegamento delle pulegge è un nastro continuo costituito da fili di lega a memoria di forma. Se un angolo di questa disposizione della puleggia è posizionato vicino al tubo di scarico caldo di un'auto e gli altri due angoli in un'area più fresca e meglio ventilata, la fascia si contrarrà nel suo stato domestico più corto mentre si avvicina alla puleggia nell'angolo caldo. Questa contrazione tirerà il resto della fascia dietro di sé, facendo ruotare le pulegge e spostando una parte maggiore del filo verso la puleggia riscaldata. Le pulegge rotanti tireranno quindi il filo SMA riscaldato indietro verso la regione fredda dove si espanderà di nuovo in un ciclo continuo. Il movimento circolare prodotto dalle pulegge può essere utilizzato per azionare un generatore che produce elettricità, che a sua volta può far funzionare l'autoradio, il condizionatore d'aria, la presa elettrica - qualunque cosa necessiti di una fonte di energia elettrica di livello relativamente basso.

Secondo i ricercatori di GM, dovrebbero volerci circa dieci anni per spostare questo dispositivo dalla fase di prototipo all'applicazione pratica, ma ci sono ancora molti problemi che si frappongono. L'installazione del filo SMA con la sua forma originale è un processo che richiede tempo - attualmente ci vogliono circa tre mesi - e l'affaticamento del metallo rende le SMA suscettibili di rottura dopo che sono state utilizzate per un po '. Il prototipo esistente di GM genera solo circa due watt di elettricità, ma il team di ricerca responsabile ritiene che questo possa essere ampliato per applicazioni pratiche. Naturalmente, le applicazioni per l'elettricità generata dalle leghe metalliche di forma vanno ben oltre le automobili, ma probabilmente le SMA non entreranno in uso generale come mezzo per riciclare l'energia termica per diversi anni a venire..




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