تولید برق از گرمای زاید

به گزارش ایسنا،  تاکنون یکی از نادرترین عناصر روی زمین به نام" تلوریم" برای تولید مولدهایی که از گرما برق تولید می کنند مورد نیاز بود ولی اخیرا پروفسور" گابی شیرنینگ"( Gabi Schierning) از دانشکده فیزیک دانشگاه بیله فلد آلمان همراه با محققان مؤسسه تحقیقات حالت جامد و مواد لایبنیتس درسدن آلمان، دانشگاه هوستون تگزاس ایالات متحده آمریکا و مؤسسه فن آوری هاربین چین نشان داده است که راه دیگری نیز وجود دارد و میتوان چنين مولدهایی را از مواد پایدارتر تهیه کرد. تمام مواد طبق عناصر موجود در دسترس تر مانند منیزیم و آنتیموان ساخته شده اند.

پروفسور شیرنینگ خاطرنشان کرد:یافتن جایگزینی برای تلوریم برای کاربرد حرارت الکترونیک بسیار مهم است. شیرنینگ تحقیقاتی را در مورد مواد و تجهیزات ترموالکتریک در گروه ساختارهای نازک و فیزیک نانوساختارها انجام داد. مولدهای ترموالکتریک، گرما را( در درجه اول گرمای زائد آزاد شده در محیط هنگام تولید برق) به انرژی الکتریکی تبدیل می کنند. در این فرآیند، حامل های شارژ در دماهای بالا سرعت گرمایی بیشتری نسبت به دمای پایین دارند. وقتی اختلاف دمایی در مواد ترموالکتریک وجود دارد ، حامل های شارژ از مناطق گرم تر به مناطق سردتر منتقل می شوند. در نتیجه آنها یک ولتاژ الکتریکی قابل استفاده تولید می کنند.

شرنینگ در ادامه گفت:از این فن آوری میتوان برای استفاده مجدد از گرمای زاید استفاده کرد. وقتی سوخت های فسیلی سوزانده میشوند ، بیشتر انرژی تولید شده در اثر حرارت زاید از بین می رود. برای مثال با تولید برق اضافی از این گرمای زاید میتوان میزان انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش داد.

گرمای زاید به صورت کلی تا حدود ۲۵۰ درجه سانتیگراد گرم است. در این محدوده گرمایی، ماژول های ساخته شده از مواد مبتنی بر تلوریم به طور مؤثر گرما را به برق تبدیل می کنند. پژوهشگران از ترکیبات شیمیایی مبتنی بر عناصر منیزیم و آنتیموان در مطالعه خود استفاده کردند. شناخته شده است که این ترکیبات مواد مناسبی برای ترموالکترویک هستند. با این حال تاکنون دیگر محققان نتوانسته بودند نشان دهند که میتوان از آنها برای ساخت دستگاه های ترموالکتریک نیز استفاده کرد اما اکنون محققان این مطالعه موفق به انجام این کار شدند.

پژوهشگران در مطالعه خود ابتدا مواد ترموالکتریک را سنتز کردند. برای این کار آنها تمام اجزا را به صورت پودر ریز درآورده و تحت حرارت فشرده کردند. سپس آنها از این مواد برای ساخت ماژول استفاده کردند. برای این منظور محققان هم مواد ترکیبی و هم ساختار را بهینه سازی کردند تا دستگاه بتواند انرژی الکتریکی را تا حد ممکن تولید کند. نتیجه تحقیق این بود که دستگاه های مبتنی بر منیزیم به همان اندازه دستگاه های مبتنی بر تلوریم کارآمد بودند.

یافته های این مطالعه در مجله" Nature Communications" منتشر شد.