Van restwarmte naar elektriciteit

Voor de energietransitie zullen we steeds meer gebruik moeten maken van nieuwe energievormen. Tegelijkertijd moet ook de bestaande energie beter worden benut. Neem restwarmte van elektronica. Dat zorgt er niet alleen voor dat onderdelen kunnen beschadigd raken maar laat ook kostbare energie in het niets verdwijnen. Wetenschappers uit Amerika hebben een dunne filmlaag ontwikkeld die restwarmte kan opvangen en recyclen tot energie. Mogelijke toepassingen zien zij voor computers, auto’s of productieomgevingen.

Veel van de bestaande systemen om restwarmte te gebruiken werken op basis van het thermoelektrische principe. Dat wil zeggen dat elektriciteit wordt gegenereerd door het temperatuurverschil tussen twee kanten van een materiaal. Dat werkt voor sommige toepassingen prima, maar doet het minder goed wanneer het temperatuurverschil tussen de warme en koude kant gering is.

Het nieuwe materiaal werkt op basis van zogenaamde pyroelektrische energieomzetting. Deze techniek leent zich ook voor lagere temperaturen (minder dan 100° C) en geleidelijke veranderingen. Dat maakt het ideaal om in elektronica te worden gebruikt.

Inmiddels hebben de wetenschappers al prototypen gebouwd van apparatuur met een 50-100 nanometer dikke filmlaag. Deze apparatuur bereikte een energiedichtheid van 1,06 Joules per cm3, een vermogensdichtheid van 526 W per cm3 en een Carnot-rendement van 19% (een maat voor de efficiëntie waarmee warmte wordt omgezet in elektriciteit). Door hun onderzoek naar pyroelektriciteit hopen de wetenschappers tot betere ontwerpen voor elektronica te komen en kunnen de geleidende films worden aangepast voor individuele systemen.