حتماً واست پیش اومده فکر کنی این همه گرمایی که ماشینها، کارخونهها یا حتی نیروگاهها تولید میکنن و همینجوری به هوای آزاد ول میشه، واقعاً نمیشه یه کاری کرد؟ خب، حالا یه تیم باحال دانشمند از دانشگاه فناوری کوئینزلند (QUT) دست به کار شدن و با یه ایده جالب، اوضاع رو عوض کردن.
این بچهها یه ماده جدید ساختن که میتونه گرمای تلفشده رو با راندمان خیلی بهتر به برق تبدیل کنه. موضوع به تکنولوژیای به اسم “مواد ترموالکتریک” برمیگرده – یعنی موادی که وقتی آبگرم یا گرما ازشون رد شه، خودشون برق تولید میکنن. قبلاً این مواد پرفورمنس خیلی بالایی نداشتن، اما الان قضیه فرق کرده!
چی شد؟ تیم QUT اومدن به ترکیب نقره (Ag)، مس (Cu) و تلورید (Te) یه کم منگنز اضافه کردن. همین تغییر کوچیک باعث شد کارایی ماده تو تبدیل گرما به برق رکورد بزنه! یعنی از هر ۱۰۰ واحد گرمایی که وارد سیستمشون میکنی، حدود ۱۳ واحدش تبدیل به برق میشه. این عدد شاید زیادی به چشم نیاد، اما واقعاً تو دنیا مواد ترموالکتریک، خیلی بالاست – اکثرشون فقط چند درصد برق درمیارن، نه ۱۳٪.
پروفسور ژی-گانگ چن (Zhi-Gang Chen) توضیح داده که این ماده راه جدیدی باز میکنه واسه استفاده از انرژیهایی که معمولاً از دست میرن؛ مثلاً اون گرمایی که موتور ماشینت یا دیگ بخار کارخونه تولید میکنه و مستقیم هوا میشه، الان میشه دستگیرش کرد و به برق تمیز تبدیلش کرد.
یه نکته باحال دیگه اینه که برخلاف کلی مواد دیگه که توشون عناصر سمی به کار میره، این ترکیب نه خیلی خطرناکه، نه تولیدش سخته – همین باعث میشه مناسب استفاده واقعی باشه. دکتر شیائو-لی شی (Xiao-Lei Shi) از همون دانشگاه گفته: تولیدش آسونه، پایداره و نیاز به متریال سمی هم نداره.
حالا یه کم وارد بخش تخصصیتر شیم! تو این تحقیق که در مجله “Energy & Environmental Science” هم چاپش کردن، به عدد ZT حدود 1.88 در دمای 773 کلوین رسیدن. خب، ZT چی هست؟
ZT یه عدد بیبعده که نشون میده یه ماده چقدر تو تبدیل گرما به برق کارآمده؛ هرچی بالاتر باشه، بهتر. رسیدن به این عدد برای مواد بر پایه AgCuTe، تقریباً جزو بهترینها محسوب میشه بین مواد همرده.
راستی، موفقیت این سیستم بیشتر به خاطر دو تا چیزه:یکی اینکه “نوارهای انرژی الکترونی” یا همون «band structure» جوری مهندسی شده که پاور فکتورش زیاد شه (پاور فکتور یعنی چقدر یه ماده میتونه برق تولید کنه وقتی حرارت بهش میرسه) و همزمان با اضافه کردن منگنز به ساختارش، تو شبکه بلوریش نقصهایی درست شده که باعث میشه حرارت به راحتی از توش رد نشه – این کمک میکنه گرما بیشتر گیر بیفته و به برق تبدیل شه.
به زبون ساده: با یه تغییر هوشمندانه توی ساختار الکترونیکی ماده، هم راندمان کار افزایش پیدا کرد و هم اتلاف حرارتی کمتر شد. این یعنی با کمک هوش و علم، میتونن از گرمای اتلافی جاهای مختلف (مثل خودروها یا نیروگاهها و کارخونهها) برق تمیز بگیرن.
محققها گفتن که این تکنولوژی واقعاً آینده تمیزتری رو برامون میسازه و نشون داده تغییر دادن ساختار الکترونی مواد (یعنیElectronic band structure engineering) چقدر میتونه تو پیشرفت ترموالکتریکها تاثیر بذاره. بهقول خودشون، این ماده واقعاً پتانسیل داره توی جهان واقعی جای خودشو باز کنه.
خلاصه، اگه دفعه بعد خواستی درباره انرژی حرف بزنی، یادت باشه همین حالا بچههایی هستن که دارن با یه دستکاری کوچیک رو ملکولها، کلی برق از گرمای هدررفته میگیرن؛ و این یعنی یه قدم بزرگ و خفن برای آیندهی زمین!
منبع: +
