دستيابي به بازده انرژي بهتر با مواد ترموالکتريکي

اخيراً اطلاعات جديدي در مورد مواد ترموالکتريکي و عملکرد آنها منتشر شده و اين اطلاعات جديد دقيقاً توضيح مي‌دهد که چرا برخي از مواد ترموالکتريکي مي‌توانند بدون از دست‌ دادن خصوصيات الکتريکي خوب خود، رسانايي حرارتي پايين و مطلوبي داشته باشند.

کد خبر: ۱۵۸۵۴

چهارشنبه - ۲۰ آذر ۱۳۸۷ / December 10, 2008

به گزارش گروه علمي و آموزشي «شبکه خبر دانشجو»، با چيدمان مواد ترموالکتريکي مي توان واحدهايي ساخت که قادرند اختلاف حرارتي را به انرژي الکتريکي تبديل کنند و يا بالعکس، جريان الکتريکي را براي سردسازي به کار گيرند.

با اين حال براي استفاده مؤثر از اين مواد، لازم است يک ولتاژ بالا بر روي آنها اعمال شود تا اين مواد، رسانايي الکتريکي بالا و رسانايي حرارتي پاييني داشته‌ باشند.

برخورداري از رسانايي الکتريکي خوب و رسانايي حرارتي پايين مي‌تواند در تبديل حرارت تلف‌شده - به‌عنوان مثال حرارت گازهاي اگزوز خودرو - ضروري باشد.

هم‌اکنون سازندگان پيشروي خودرو در تلاشند تا اين امکان را فراهم آورند و نخستين مدل‌هاي خودرويي که اين قابليت را دارند، بزودي توليد خواهند شد.

طبق گفته‌هاي بو بي‌آيورسن، پروفسوري در iNANO در دانشگاه rhus پيش‌بيني مي‌شود که اين فناوري، اقتصاد سوخت خودرو را به ميزان چشمگيري ارتقا دهد؛ همچنين اين اطلاعات مي‌تواند در ابداع روش‌هاي سردسازي جديد نقش داشته باشد تا به اين شکل از معمول‌ترين روش سردسازي؛ يعني به‌کارگيري گاز گل‌خانه‌اي R-134a که براي محيط بسيار مضر است، اجتناب شود؛ تمام اين پيامدها براي محيط زيست سودمند خواهد بود.

اين محققان در تحقيق اخير خود، يکي از اميدوارکننده‌ترين مواد ترموالکتريکي را در گروهي از کلچريت‌ها(clathrates) بررسي کردند؛ اين ماده، بلورهايي ايجاد مي‌كند که از «نانوقفس‌ها» پر شده‌اند.

اسگر بي‌آبراهامسن، دانشمند ارشد در Ris-DTU در اين‌ باره مي‌گويد: با قراردادن يک اتم سنگين در هر نانوقفس مي‌توانيم قابليت هدايت حرارتِ بلور را کاهش دهيم؛ تاکنون فکر مي‌کرديم که حرکات تصادفي اتم‌هاي سنگين در قفس‌ها موجب مي‌شود رسانايي حرارتي، اين چنين پايين باشد، اما نشان داده شده ‌است که اين ايده نادرست است.

اين محققان از روش پراکندگي نوترون که به آنها امکان مي‌دهد به درون ماده مذکور نگاه کنند و حرکات اتم‌هاي يادشده را مشاهده کنند، استفاده كرده‌اند.

يک استاديار دانشگاه کپنهاگ به ‌نام کيم لفمن مي‌گويد: داده‌هاي ما نشان مي‌دهد که عمدتاً الگوي حرکتِ مشترک اتم‌ها، تعيين‌کننده خصوصيات اين مواد ترموالکتريکي است؛ اين کشف براي طراحي مواد جديد و به‌کارگيري کارآمدتر انرژي داراي اهميت بسيار زيادي است.

لازم به ذکر است، نتايج اين تحقيق در نشريه Nature Materials به چاپ رسيده ‌است./انتهاي پيام/