طور العلماء مادة مناسبة للاستخدام في المولدات الحرارية الكهربية على أساس "تأثير نرنست الشاذ" الذي يزيد من كفاءة توليد الجهد. يمكن ارتداء هذه الأجهزة بشكل مريح بأشكال وأحجام مرنة لتشغيل الأدوات الصغيرة ، وبالتالي استبدالها بطاريات.
يستلزم التأثير الحراري الكهربائي تحويلًا بينيًا للطاقة الحرارية والكهرباء ؛ يسمى تأثير سيبيك ، عندما يتم تحويل الحرارة إلى جهد كهربائي عند تقاطع معادن غير متشابهة ويسمى العكس بتأثير بلتيير ، أي تحويل الجهد الكهربائي إلى توليد حرارة.
الحرارة غزيرة ، وفي بعض الأحيان تهدر ، والتي يمكن حصادها لتشغيل الأجهزة الكهربائية. كان هناك الكثير من الجهود في الماضي لتطوير تكنولوجيا مجدية تجاريًا لحصاد الحرارة. واحد على أساس تأثير سيبيك لا يمكن أن يرى ضوء النهار بسبب العديد من القيود.
ظاهرة أقل شهرة تسمى تأثير نيرنست الشاذ (ANE)، أي أن تطبيق التدرج الحراري في مادة مغناطيسية يولد جهدًا كهربائيًا عموديًا على تدفق الحرارة ، وقد تم تطبيقه أيضًا في الماضي لحصاد الحرارة وتحويلها إلى كهرباء. ومع ذلك ، فقد كانت إمكاناته محدودة لعدم وجود مواد مناسبة غير سامة ومتاحة بسهولة وغير مكلفة.
يبدو أن البحث عن هذه المادة الصحيحة انتهى الآن! أبلغ الباحثون مؤخرًا عن صنع سبيكة غير سامة ، ومتاحة بسهولة ، وغير مكلفة ، ومرنة بما يكفي لتحويلها إلى أغشية رقيقة لتلائم المتطلبات. باستخدام عملية المنشطات ، أدلى الباحثون Fe3Al أو FE3Ga (75٪ حديد و 25٪ ألمنيوم أو جاليوم). عند استخدام هذه المادة ، تمت زيادة الجهد المتولد 20 مرة.
تبدو هذه المادة المطورة حديثًا واعدة جدًا ويمكن استخدامها لتصميم مواد رقيقة ومرنة قادرة على حصاد تبديد الحرارة بكفاءة للتحويل إلى جهد كهربائي ، كافٍ بما يكفي للطاقة الأجهزة الصغيرة.
يمكن أن يكون اكتشاف هذه المادة التي تكون صحيحة تمامًا من حيث الخصائص ، ممكنًا بسبب توفر تقنيات حسابية رقمية آلية عالية السرعة ، تتغلب بشكل فعال على قيود الطريقة السابقة لتطوير المواد على أساس "التكرار" و "التحسينات" .
***
مصادر:
1. جامعة طوكيو 2020. بيان صحفي. عنصر وفير لتشغيل الأجهزة الصغيرة. يستخدم المولد الرقيق القائم على الحديد الحرارة المهدرة لتوفير كميات صغيرة من الطاقة. تم النشر في 28 أبريل 28 ، 2020. متاح على الإنترنت على https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html تم الوصول إليه في 08 مايو 2020.
2. Sakai ، A. ، Minami ، S. ، Koretsune ، T. et al. المغناطيسات الحديدية الثنائية القائمة على الحديد للتحويل الكهروحراري المستعرض. Nature 581 ، 53-57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
***
