زمان مطالعه: 2 دقیقه
بر اساس بیانیه مطبوعاتی، تیمی از محققان از دانشگاه نورث وسترن و دانشگاه ملی سئول یک ماده ترموالکتریک با عملکرد بسیار بالا را به شکل کاربردی توسعه داده اند و ممکن است این ماده کارآمدترین مواد موجود باشد.
پس از حذف مسئله اکسیداسیون که عملکرد آن را در آزمایش های قبلی کاهش داده بود، محققان توانستند نرخ تبدیل بالایی را بدست آورند، همانطور که در مطالعه منتشر شده در مجله Nature Materials توضیح داده شد. این ماده جدید، سلنید قلع تصفیه شده به شکل پلی کریستال، دارای تمام مواد خوب مورد نیاز برای تبدیل شدن به یک ماده مناسب برای تبدیل گرمای زائد به الکتریسیته است.
نحوه تولید برق توسط سیستم های ترموالکتریک
ترموالکتریکی مکانیسم دو طرفه ای جذاب است که تغییرات دما را به ولتاژ الکتریکی و بالعکس تبدیل می کند. در حالی که دستگاه های ترموالکتریک در برخی از آنها مانند مریخ نورد ناسا در مریخ استفاده می شود، تعداد این برنامه ها کم است.
این دستگاهها مانند سلولهای خورشیدی به دلیل موانع قابل توجهی در تولید سلولهای خوب از بین نرفته اند. مرکوری کاناتزیدیس، نویسنده مربوطه در زمینه طراحی مواد جدید، می گوید:
“ما بر توسعه موادی که هزینه کم و کارایی بالایی دارد تمرکز می کنیم و دستگاه های ترموالکتریک را به کاربرد وسیع تری سوق می دهیم.”
به بیان ساده تر، سیستم های ترموالکتریک با استفاده از گرادیان دما، برق تولید می کنند. هنگامی که یک طرف یک ماده خاص گرم می شود، این می تواند باعث حرکت الکترون ها از سمت گرمتر به سمت سردتر شود و در نتیجه جریان الکتریکی ایجاد می شود. با استفاده از این فناوری، دانشمندان می توانند روزی به بازیافت انرژی کمک کنند که در غیر این صورت به عنوان گرما در لوازم الکترونیکی، نیروگاه ها و موتورها هدر می رود.
مواد جدید
در ترموالکتریک، بازده تبدیل گرمای زائد با “شکل شایستگی” آن نشان داده می شود، عددی که به ZT معروف است. هرچه این عدد بیشتر باشد، نرخ تبدیل بهتر است و در این مطالعه اخیر، محققان ادعا کرده اند که به رکورد ZT 3.1 دست یافته اند.
کاناتزیدیس می گوید: “این راه را برای دستگاه های جدیدی باز می کند که از گلوله های سلنید قلع پلی کریستالی ساخته شده و کاربردهای آنها مورد بررسی قرار می گیرد.”
به عنوان مثال، مواد ترموالکتریک می تواند در صنعت خودرو استفاده شود، جایی که درصد قابل توجهی از انرژی بالقوه بنزین از اگزوز خارج می شود، یا صنایع سنگین تولید مانند شیشه و آجر سازی، پالایشگاه ها، نیروگاه های زغال سنگ و گاز.
