تبدیل گرما به انرژی با یک ماده جدید و کارآمد
مهندسان موفق به ابداع ماده بسیار کارآمدی شده‌اند که قادر است گرمای زائد را به انرژی تبدیل کند و گفته می‌شود این ماده ترموالکتریک، کارآمدترین ماده جهان در حال حاضر است.
به گزارش آی‌ای، گروهی از محققان از دانشگاه "نورث وسترن" و دانشگاه ملی "سئول" یک ماده ترموالکتریک با عملکرد بسیار بالا را به شکل کاربردی توسعه داده‌اند که می‌تواند کارآمدترین ماده موجود در جهان در این زمینه باشد.
همانطور که در مطالعه منتشر شده در مجله Nature Materials توضیح داده شده است، محققان پس از حذف مشکل اکسیداسیون که عملکرد این ماده را در آزمایش‌های قبلی کاهش داده بود، توانستند نرخ تبدیل بالایی را بدست آورند.
این ماده جدید، سلنید قلع تصفیه شده به شکل پلی‌کریستال است که دارای تمام مواد مورد نیاز برای تبدیل شدن به یک ماده مناسب برای تبدیل گرمای اضافی به الکتریسیته است.
ترموالکتریک یک مکانیسم دو طرفه جذاب است که تغییرات دما را به ولتاژ الکتریکی و بالعکس تبدیل می‌کند. در حالی که دستگاه‌های ترموالکتریک در ماشین‌هایی مانند مریخ نوردهای ناسا استفاده می‌شوند، اما تعداد استفاده از آنها در برنامه‌ها کم است.
"مرکوری کاناتزیدیس" یکی از محققان این مطالعه در زمینه طراحی این ماده جدید می‌گوید: ما بر توسعه ماده‌ای که هزینه کم و کارایی بالایی دارد، تمرکز می‌کنیم و دستگاه‌های ترموالکتریک را به کاربرد وسیع‌تری سوق می‌دهیم.
به بیان ساده‌تر، سیستم‌های ترموالکتریک با استفاده از نوسان دما، برق تولید می‌کنند. هنگامی که یک طرفِ این ماده خاص گرم می‌شود، می‌تواند موجب حرکت الکترون‌ها از سمت گرم‌تر به سمت سردتر شود و در نتیجه جریان الکتریکی ایجاد می‌شود.
دانشمندان با استفاده از این فناوری می‌توانند روزی به بازیافت انرژی کمک کنند که در غیر این صورت به عنوان گرمای اضافی در لوازم الکترونیکی، نیروگاه‌ها و موتورها هدر می‌رود.
در ترموالکتریک، بازده تبدیل گرمای زائد به برق، با چیزی به نام "عدد شایستگی" آن مشخص می‌شود، عددی که با نماد "ZT" شناخته می‌شود. هرچه این عدد بیشتر باشد، نرخ تبدیل بهتر است و در این مطالعه اخیر، محققان ادعا کرده‌اند که به رکورد ZT 3.1 دست یافته‌اند.
"کاناتزیدیس" می‌گوید: این ماده راه را برای توسعه دستگاه‌های جدیدی باز می‌کند که از گلوله‌های سلنید قلع پلی‌کریستالی ساخته شده و کاربردهای فراوانی دارند.
به عنوان مثال، این ماده ترموالکتریک می‌تواند در صنعت خودرو استفاده شود، جایی که درصد قابل توجهی از انرژی بالقوه حاصل از احتراق بنزین از اگزوز خارج می‌شود، یا صنایع سنگین تولیدی مانند شیشه و آجر سازی، پالایشگاه‌ها، نیروگاه‌های زغال سنگ و گاز که این ماده در آنها می‌تواند کاربرد فراوانی داشته باشد.
منبع: ایسنا
70
