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L’utilizzo di generatori termoelettrici (TEG) per la conversione di energia termica in energia elettrica trova spazio nelle strategie per aumentare l’efficienza complessiva di un impianto mediante il recupero energetico di cascami termici, generando così un risparmio energetico. L’assenza di componenti in movimento e quindi le minime necessità di manutenzione, l’alta affidabilità e il basso ingombro fanno dei TEG degli ottimi candidati ad esempio in applicazioni remote come le linee di gas. L’unità base della conversione termoelettrica è costituita da due diversi materiali semiconduttori connessi come una termocoppia. Il dispositivo finale è un modulo costituito da un numero opportuno di queste coppie e gli studi oggi sono orientati al miglioramento della figura di merito ZT dei materiali componenti. Studi recenti dimostrano la fattibilità di abbinare la tecnologia di conversione termoelettrica a varie sorgenti di calore (solare, carbone, scarti industriali) nell’ambito della cogenerazione elettrica in range di temperatura medio-alti quali quelli di materiali a base di siliciuri studiati negli ultimi anni nello IENI.

Di seguito è riportato uno schema che esemplifica il percorso compiuto nello IENI in quest’ambito, dalla messa a punto dei materiali e delle tecniche di fabbricazione, allo sviluppo delle apparecchiature di testing, alla realizzazione della componentistica per la realizzazione di un modulo termoelettrico basato su siliciuri di magnesio e manganese in grado di convertire il calore in energia elettrica tra 600°C e temperatura ambiente. 

Ieni 10

 

S. Battiston, S. Fiameni, M. Saleemi,S. Boldrini, A. Famengo, F. Agresti, M. Stingaciu, M. S. Toprak, M. Fabrizio,S. Barison, Synthesis and Characterization of Al doped Mg2Si Thermoelectric Materials, J. Electron. Mater. 2013, 42 (7), 1956-1959.

S. Boldrini, A. Famengo, F. Montagner, S. Battiston, S. Fiameni, M. Fabrizio, S. Barison. Test rig for high temperature thermopower and electrical conductivity measurements, J. Electron. Mater. 2013, 42 (7), 1319-1323.

A. Famengo,S. Battiston, M. Saleemi, S. Boldrini, S. Fiameni, F. Agresti, M.S. Toprak, S. Barison,  M. Fabrizio. Phase content influence on thermoelectric properties of manganese silicide-based materials for middle-high temperatures, J. Electron. Mater. 2013, 42 (7), 2020-2024.

S. Fiameni, A. Famengo, F. Agresti, S. Boldrini, S. Battiston, M. Saleemi, M. Johnsson, M. S. Toprak, M. Fabrizio,Effect of Synthesis and Sintering Conditions on the Thermoelectric Properties of n-Doped Mg2Si J. Electron. Mater. 2301-2306 (2014) 43.

A. Ferrario, S. Battiston, S. Boldrini, A. Miozzo, S. Fiameni, T. Sakamoto, E. Miorin, T. Iida, M. Fabrizio, Mechanical and electrical characterization of low-resistivity contact materials for Mg2Si, Materials Today: Proceedings (2105), accepted for publication.

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