Zinātnieki ir izstrādājuši piemērotu materiālu izmantošanai termoelektriskos ģeneratoros, kuru pamatā ir "anomalālais Nernsta efekts (ANE)", kas palielina sprieguma ģenerēšanas efektivitātes kolektoru. Šīs ierīces var ērti valkāt elastīgās formās un izmēros, lai darbinātu mazus sīkrīkus, tādējādi aizstājot akumulatori.
Termoelektriskais efekts ietver siltumenerģijas un elektroenerģijas savstarpēju pārveidošanu; ko sauc par Zēbeka efektu, kad siltums tiek pārveidots par elektrisko potenciālu divu atšķirīgu metālu savienojuma vietā, un otrādi sauc par Peltjē efektu, ti, elektriskā potenciāla pārvēršanu siltuma ģenerēšanā.
Siltuma ir pārpilnībā, un dažkārt tas iet atkritumos, ko varētu novākt, lai darbinātu elektriskās ierīces. Iepriekš ir bijis daudz pūļu, lai izstrādātu komerciāli dzīvotspējīgu tehnoloģiju siltuma ieguvei. Tā, kas balstīta uz Seebeck efektu, nevarēja redzēt dienas gaismu vairāku ierobežojumu dēļ.
Mazāk zināma parādība, ko sauc Anomāls Nernsta efekts (ANE), ti, temperatūras gradienta pielietošana magnētiskā materiālā rada elektrisko spriegumu, kas ir perpendikulārs siltuma plūsmai, un arī agrāk tika izmantots siltuma ieguvei un tā pārvēršanai elektroenerģijā. Tomēr tā potenciāls ir ierobežots, jo trūkst piemērotu netoksisku, viegli pieejamu un lētu materiālu.
Šķiet, ka šī īstā materiāla meklēšana tagad ir beigusies! Pētnieki nesen ziņoja, ka ir izgatavots sakausējums, kas ir netoksisks, viegli pieejams, lēts un pietiekami kaļams, lai to izgatavotu plānās plēvēs atbilstoši prasībām. Izmantojot dopinga procesu, pētnieki veica Fe3Al vai FE3Ga (75% dzelzs un 25% alumīnija vai gallija). Izmantojot šo materiālu, radītais spriegums tika palielināts 20 reizes.
Šis jaunizveidotais materiāls šķiet ļoti daudzsološs, un to var izmantot, lai izstrādātu plānus un elastīgus materiālus, kas spēj novākt izlietoto siltumu efektīvi pārveidot par elektrisko spriegumu, kas ir pietiekami piemērots jaudai mazas ierīces.
Šī īpašību ziņā atbilstošā materiāla atklāšana varētu būt iespējama, jo ir pieejamas ātrdarbīgas, automatizētas skaitliskās skaitļošanas tehnoloģijas, kas efektīvi pārvar agrākās materiālu izstrādes metodes ierobežojumus, kuru pamatā ir “atkārtošana” un “uzlabojumi”. .
***
Avoti:
1. Tokijas Universitāte 2020. Paziņojums presei. Bagātīgs elements mazu ierīču darbināšanai. Plāns, uz dzelzs bāzes izgatavots ģenerators izmanto siltuma pārpalikumu, lai nodrošinātu nelielu enerģijas daudzumu. Publicēts 28. gada 28. aprīlī. Pieejams tiešsaistē vietnē https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html Skatīts 08. gada 2020. maijā.
2. Sakai, A., Minami, S., Koretsune, T. et al. Dzelzs bāzes binārie feromagnēti šķērsvirziena termoelektriskai pārveidei. Nature 581, 53–57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
***
