گام جديد دانشمندان در توليد ماده‌اي براي تبديل گرما به الکتريسيته!

محققان موفق به توليد ماده‌اي شده‌اند که با آن مي‌توان گرماي توليد شده در يک فرايند را به ‌جاي هدر رفتن به الکتريسيته تبديل کرد.

کد خبر: ۴۳۵۳۸

تاریخ: ۱۴ آبان ۱۳۹۰ - ۱۶:۲۶

به گزارش انتخاب به نقل از ایسنا، در تمام دستگاه‌هاي الکترونيکي و فرايندهاي صنعتي، از حرکت خودروها و پرواز هواپيماها گرفته تا مولدهاي انرژي، در هنگام کار مقاديري گرما به‌ عنوان محصول جانبي توليد مي‌شود.

پژوهشگران موسسه پلي تکنيک «رنسلر» موفق شدند نانومواد ترموالکتريک ورقه‌اي با ابعاد بزرگ توليد کنند. نتيجه کار اين گروه تحقيقاتي مي‌تواند منجر به روش‌هايي شود که با آن گرماي هدر رفته در دستگاه به ‌کار مفيد تبديل شود. براي اين کار آلومينيوم را در کوره‌هاي ماکروويو قرار مي‌دهند.

براي تبديل گرما به الکتريسيته، بايد از ماده‌اي استفاده کرد که رساناي الکتريکي بسيار خوب باشد، اما نسبت به گرما عايق باشد. يکي از بهترين گزينه‌ها، اکسيد روي است. اين ماده غير سمي، ارزان بوده و همچنين نقطه ذوب بالايي دارد. در حال حاضر روش‌هاي نانومهندسي مختلفي براي افزايش هدايت الکتريکي اين ماده وجود دارد، اما مشکل اين ماده آن است که هدايت گرمايي آن نيز بالا است، اين موضوع مانعي بر سر استفاده از آن در تبديل گرما به الکتريسيته است.

از آن جايي که هدايت الکتريکي و گرمايي دو ويژگي مرتبط به‌ هم است، بنابراين به ‌سختي بتوان يکي از اين دو را کاهش داد، بدون اين که ديگري تغيير کند.

با اين حال محققان «رنسلر» با همکاري پژوهشگراني از دانشگاه «ولنگان»، موفق شدند روشي ارائه کنند که با استفاده از آن مي‌توان هدايت گرمايي اکسيد روي را کاهش داد، ولي هدايت الکتريکي آن تغيير نکند. براي اين کار آنها مقادير کمي آلومينيوم به اکسيد روي اضافه کردند و آن را درون آون ماکروويو قرار دادند.

اين روش، مسيرهاي تازه‌اي به ‌سوي استفاده از فناوري‌هاي جمع‌آوري گرما و تبديل آن به الکتريسيته در خودروها، هواپيماها و ديگر سيستم‌ها باز مي‌کند.

«رامان» از ابداع کنندگان اين روش مي‌گويد: گرماي توليد شده در فرايندها موضوع بسيار جالبي است، ما مي‌توانيم اين گرما را در خودروها و ديگر سيستم‌ها به الکتريسيته تبديل کنيم. با اين کار مي‌توان بهره فرايندها را افزايش و همچنين مصرف سوخت‌هاي فسيلي را کاهش داد. اين براي اولين بار است که خاصيت ترموالکتريک مورد دلخواه در مواد توده‌اي به اثبات مي‌رسد و ما فکر مي‌کنيم که با اين کشف، مسير تبديل گرما به الکتريسيته هموار مي‌شود.

بر اساس اين گزارش، نتيجه اين مطالعه در قالب مقاله‌اي تحت عنوان Al-Doped Zinc Oxide Nanocomposites with Enhanced Thermoelectric Properties در نشريه «Nano Letters» به چاپ رسيده است.