Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει ένα κατάλληλο υλικό για χρήση σε θερμοηλεκτρικές γεννήτριες με βάση το «ανώμαλο φαινόμενο Nernst (ANE)» που αυξάνει την πολλαπλότητα της απόδοσης παραγωγής τάσης. Αυτές οι συσκευές μπορούν να φορεθούν άνετα σε ευέλικτα σχήματα και μεγέθη για να τροφοδοτήσουν μικρά gadget, αντικαθιστώντας έτσι μπαταρίες.
Το θερμοηλεκτρικό φαινόμενο συνεπάγεται αλληλομετατροπή θερμικής ενέργειας και ηλεκτρικής ενέργειας. ονομάζεται φαινόμενο Seebeck, όταν η θερμότητα μετατρέπεται σε ηλεκτρικό δυναμικό στη συμβολή δύο ανόμοιων μετάλλων και, το αντίστροφο ονομάζεται φαινόμενο Peltier, δηλαδή η μετατροπή ενός ηλεκτρικού δυναμικού σε παραγωγή θερμότητας.
Η θερμότητα είναι σε αφθονία και μερικές φορές πάει χαμένη, η οποία θα μπορούσε να συλλεχθεί για την τροφοδοσία ηλεκτρικών συσκευών. Έχουν γίνει πολλές προσπάθειες στο παρελθόν για την ανάπτυξη εμπορικά βιώσιμης τεχνολογίας για τη συγκομιδή θερμότητας. Αυτό που βασίζεται στο φαινόμενο Seebeck δεν μπορούσε να δει το φως της δημοσιότητας λόγω αρκετών περιορισμών.
Ένα λιγότερο γνωστό φαινόμενο που ονομάζεται Ανώμαλο φαινόμενο Nernst (ΑΝΕ), δηλαδή η εφαρμογή της βαθμίδας θερμοκρασίας σε ένα μαγνητικό υλικό παράγει ηλεκτρική τάση κάθετη στη ροή θερμότητας και έχει επίσης εφαρμοστεί στο παρελθόν για τη συλλογή θερμότητας και τη μετατροπή της σε ηλεκτρική ενέργεια. Ωστόσο, οι δυνατότητές του έχουν περιοριστεί λόγω έλλειψης κατάλληλων μη τοξικών, εύκολα διαθέσιμα και φθηνών υλικών.
Η αναζήτηση για αυτό το σωστό υλικό φαίνεται ότι έχει τελειώσει τώρα! Οι ερευνητές ανέφεραν πρόσφατα ότι κατασκεύασαν ένα κράμα που είναι μη τοξικό, εύκολα διαθέσιμο, φθηνό και αρκετά εύπλαστο ώστε να γίνει λεπτές μεμβράνες για να ανταποκρίνεται στις απαιτήσεις. Χρησιμοποιώντας τη διαδικασία του ντόπινγκ, οι ερευνητές έκαναν Fe3Al ή FE3Ga (75% σίδηρος και 25% αλουμίνιο ή γάλλιο). Όταν χρησιμοποιήθηκε αυτό το υλικό, η παραγόμενη τάση αυξήθηκε 20 φορές.
Αυτό το πρόσφατα αναπτυγμένο υλικό φαίνεται να είναι πολλά υποσχόμενο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για το σχεδιασμό λεπτών και εύκαμπτων υλικών ικανών να συγκομίσουν σπατάλη θερμότητας αποτελεσματικά για να μετατραπεί σε ηλεκτρική τάση, αρκετά επαρκής για τροφοδοσία μικρές συσκευές.
Η ανακάλυψη αυτού του υλικού που είναι ακριβώς το σωστό ως προς τις ιδιότητες, θα μπορούσε να είναι δυνατή λόγω της διαθεσιμότητας υψηλών ταχυτήτων, αυτοματοποιημένων αριθμητικών υπολογιστικών τεχνολογιών, ξεπερνώντας αποτελεσματικά τους περιορισμούς της παλαιότερης μεθόδου ανάπτυξης υλικού που βασίζεται στην «επανάληψη» και τις «βελτιώσεις». .
***
Πηγές:
1. Πανεπιστήμιο του Τόκιο 2020. Δελτίο τύπου. Άφθονο στοιχείο για την τροφοδοσία μικρών συσκευών. Μια λεπτή γεννήτρια με βάση το σίδερο χρησιμοποιεί την απορριπτόμενη θερμότητα για να παρέχει μικρές ποσότητες ενέργειας. Δημοσιεύτηκε στις 28 Απριλίου 28. Διαθέσιμο στο διαδίκτυο στη διεύθυνση https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html Πρόσβαση στις 08 Μαΐου 2020.
2. Sakai, Α., Minami, S., Koretsune, Τ. et al. Δυαδικοί σιδηρομαγνήτες με βάση σίδηρο για εγκάρσια θερμοηλεκτρική μετατροπή. Nature 581, 53–57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
***
