Naukowcy opracowali odpowiedni materiał do zastosowania w generatorach termoelektrycznych w oparciu o "nietypowy efekt Nernsta (ANE)", który zwiększa różnorodność wydajności wytwarzania napięcia. Urządzenia te można wygodnie nosić w elastycznych kształtach i rozmiarach, aby zasilać małe gadżety, zastępując w ten sposób baterie.
Efekt termoelektryczny obejmuje wzajemną konwersję energii cieplnej i elektrycznej; zwanym efektem Seebecka, kiedy ciepło jest przekształcane w potencjał elektryczny na styku dwóch różnych metali, a odwrotność nazywa się efektem Peltiera, czyli przekształcaniem potencjału elektrycznego w wytwarzanie ciepła.
Ciepła jest pod dostatkiem, a czasami jest marnotrawstwem, które można wykorzystać do zasilania urządzeń elektrycznych. W przeszłości podjęto wiele wysiłków w celu opracowania opłacalnej komercyjnie technologii pozyskiwania ciepła. Ten oparty na efekcie Seebecka nie mógł ujrzeć światła dziennego z powodu kilku ograniczeń.
Mniej znane zjawisko zwane Anomalny efekt Nernsta (ANE), czyli zastosowanie gradientu temperatury w materiale magnetycznym generuje napięcie elektryczne prostopadłe do przepływu ciepła i było również stosowane w przeszłości do pozyskiwania ciepła i jego konwersji na energię elektryczną. Jednak jego potencjał został ograniczony ze względu na brak odpowiednich nietoksycznych, łatwo dostępnych i niedrogich materiałów.
Poszukiwania tego właściwego materiału dobiegły końca! Naukowcy donieśli niedawno, że wytwarzają stop, który jest nietoksyczny, łatwo dostępny, niedrogi i wystarczająco plastyczny, aby można go było przerobić na cienkie folie spełniające wymagania. Wykorzystując proces dopingu, naukowcy dokonali Fe3Al lub FE3Ga (75% żelaza i 25% aluminium lub galu). Kiedy ten materiał był używany, generowane napięcie wzrastało 20-krotnie.
Ten nowo opracowany materiał wydaje się być bardzo obiecujący i może być wykorzystany do projektowania cienkich i elastycznych materiałów zdolnych do zbierania marnować ciepło wydajnie konwertować na napięcie elektryczne, wystarczające do zasilania małe urządzenia.
Odkrycie tego materiału, który jest w sam raz pod względem właściwości, może być możliwe dzięki dostępności szybkich, zautomatyzowanych technologii obliczeniowych, skutecznie przezwyciężających ograniczenia dotychczasowej metody opracowywania materiałów opartej na „powtórzeniu” i „udoskonaleniach” .
***
Źródła:
1. Uniwersytet w Tokio 2020. Komunikat prasowy. Obfity element do zasilania małych urządzeń. Cienki generator na bazie żelaza wykorzystuje ciepło odpadowe do dostarczania niewielkich ilości energii. Opublikowano 28 kwietnia, 28. Dostępne online pod adresem https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html Dostęp 08 maja 2020 r.
2. Sakai, A., Minami, S., Koretsune, T. i in. Ferromagnesy binarne na bazie żelaza do poprzecznej konwersji termoelektrycznej. Natura 581, 53–57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
***
