طور فريق من الباحثين في جامعة نورث ويسترن بالولايات المتحدة الأمريكية وجامعة سول الوطنيه بكوريا الجنوبيه مادَّة كهرو حرارية عالية الأداء قد تكُون الأكثر كفاءة حتّي الآن.

تمكّن الباحثون من الحصول على مُعدّل تحويل مرتفع للحرارة إلى طاقة وحل مُشكلة الأكسدة التي أدّتْ إلي انخفاض الأداء في الاختبارات.

وقام الباحثون بنشر تقرير مفصل عن الدراسة المنشورة في مجلة nurture materials.

ماهي المادة الجديدة التي ابتكرها المهندسون؟

 المادة الجديدة الجديدة مصنوعة من سيلينيد القصدير المُنقي على شكل  مُتعدّد الكريستلات”، وتمتلك العديد من الميزات التي تمكنها من تحويل الحرارة المُهدرة إلى كهرباء.

كيف تُولد الأنظمة الكهروحرارية الكهرباء؟

تُعد الأنظمة الكهروحرارية آلية ثُنائية الاتجاه تقوم بتحويل التغيرات في درجات الحرارة إلى جُهد كهربي والعكس صحيح.

تُستخدم الأجهزة الكهروحرارية في البعض التطبيقات العملية المحدودة جداً بسبب العقبات الكبيرة في تصنيعها، مثل المسبار التابع لوكالة ناسا على المريخ.  

قال الباحث مركوري كاناتزيديس وهو مُتخصص في تصميم الموادّ الجديدة:

“نحن نركز علي تطوير مادّة جديدة منخفضة التكلفة ذات أداء عالٍ ودفع الأجهزة الكهرو حرارية إلي تطبيق أكثر انتشاراً”.

تُولد الأنظمة الكهروحرارية الكهرباء بإستخدام التدرج الحراري، فعندما يتم تسخين جانب واحد من مادّة خاصة، يتسبب ذلك في بدء انتقال الإلكترونيات من الجانب الأكثر دفئاً إلى الجانب الأكثر برودة مما يُؤدي إلى توليد تيار كهربائي.

من خلال إستخدام هذه التقنية يُمكن إعادة تدوير الطاقة المهدورة الضائعة في الإلكترونيات ومحطات الطاقة والمُحركات.

كفاءة تحويل الحرارة

في الكهروحراريات يتم الإشارة إلى كفاءة تحويل الحرارة ZT المُهدرة من خلال “رقم الجدارة” ويُعرف هذا الرقم بـ.

كُلما زاد الرقم أصبح مُعدل التحويل أفضل، وتمكن المهندسون في التقنية المبتكرة من الوصول إلى 3.1 ZT.

ماهي التطبيقات التي يُمكن استخدام المواد الكهروحرارية فيها؟

يُمكن استخدام المواد الكهروحرارية في صناعة السيارات، حيث تخرج نسبة كبيرة من الطاقة الكامنة للبنزين مع العادم

و في الصناعات التحويلية الثقيلة مثل صناعه الزجاج والطُوب ومصافي التكرير و محطات الطاقة التي تعمل بالفحم والغاز.

• إعداد: المهندسة شيماء أحمد
• تدقيق: المهندسة رهف النداف
• تحرير: المهندس بشار الحجي