تبدیل گرمای هدر رفته به برق

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو؛ مواد ترموالکتریک که گرما را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند، ابزار ارزشمندی برای جذب گرمای و تبدیل آن به برق هستند. این مواد به ویژه در صنایع و وسایل نقلیه‌ای مفید هستند که موتور‌ها گرمای زیادی تولید می‌کنند و با تبدیل آن به برق، کارایی انرژی را بهبود می‌بخشند. آنها همچنین پتانسیل تولید برق در حسگر‌های از راه دور و ماهواره‌ها را نشان می‌دهند که منابع انرژی سنتی ممکن است برای آنها غیرعملی باشند.

دستگاه‌های ترموالکتریک رایج ولتاژی را در همان جهت جریان گرما تولید می‌کنند. این دستگاه‌ها معمولاً از دو نوع ماده موازی به نام‌های نوع p و n استفاده می‌کنند که ولتاژ‌هایی را در جهت مخالف تولید می‌کنند. با اتصال سری آنها می‌توان ولتاژ قوی‌تری تولید کرد. با این حال، این کار منجر به تعداد زیادی نقاط تماس می‌شود که باعث افزایش مقاومت الکتریکی و در نتیجه کاهش توان می‌شود.

در مقابل، دستگاه‌های ترموالکتریک جانبی کاری منحصر به فرد انجام می‌دهند: آنها برقی عمود بر جریان گرما تولید می‌کنند. این ویژگی به آنها اجازه می‌دهد تا به تماس‌های کمتری نیاز داشته باشند و از این رو، تبدیل ترموالکتریک کارآمدتری را به دست آورند. مواد با قطبیت هدایت وابسته به محور (ADCP) یا رسانا‌های گونیوقطبی، که بار‌های مثبت (نوع p) را در یک جهت و بار منفی (نوع n) در جهت دیگر هدایت می‌کنند، گزینه‌های امیدوارکننده‌ای برای دستگاه‌های ترموالکتریک جانبی هستند.

یک تیم تحقیقاتی از ژاپن به سرپرستی پروفسور ریوجی اوکازاکی از گروه فیزیک در دانشگاه علوم توکیو (TUS)، به همراه شویا اوسومی از TUS و دکتر یوشیکی جی ساتو از دانشگاه سایتاما، ترموالکتریک جانبی در دی سیلیسید تنگستن نیمه فلزی (WSi ۲) ایجاد کرده است.

تبدیل انرژی با کمک ترموالکتریک جانبی پدیده‌ای است که به عنوان یک فناوری هسته‌ای جدید برای حسگر‌هایی که قادر به اندازه‌گیری دما و جریان گرما هستند، مورد توجه قرار گرفته است. پروفسور اوکازاکی توضیح می‌دهد که این اولین نمایش مستقیم تبدیل ترموالکتریک جانبی در دی سیلیسید تنگستن نیمه فلزی است.

نتایج یافته‌های آنها در قالب مقاله‌ای با عنوان Transverse thermoelectric conversion in the mixed-dimensional semimetal WSi ۲در مجله PRX Energy منتشر شده است.

این مقاله اولین نمایش مستقیم از تولید ترموالکتریک جانبی در دی سیلیسید تنگستن نیمه فلزی است و نتایج آن می‌تواند راه را برای دستگاه‌های ترموالکتریک کارآمدتر هموار کند.