تولید الکتریسیته از گرمای بیرونی پنجره های نانویی
تولید الکتریسیته از گرمای بیرونی پنجره های نانویی
http://1doost.com/Files/Posts/Thumbs/77/13319.jpg
یک گروه تحقیقاتی برای یکپارچه سازی نانومواد ترموالکتریک با شیشه های پنجره ها جهت تولید الکتریسیته گرمایی، ایده جدیدی ارائه کرده است.
الکتریسیته گرمایی تولید شده توسط محققان دانشگاه علوم و فناوری ملک عبدالله (KAUST) عربستان، بر اساس اختلاف دمایی است که بین طرف بیرونی گرم و طرف داخلی نسبتا سرد پنجره است.
http://1doost.com/Files/Pictures/139...1372741026.jpg
زمانی که دسته خاصی از مواد به نام مواد ترموالکتریک با یک گرادیان دما مواجه می شوند، حرکت حاملهای بار در آنها از طرف گرم به طرف سرد منجر به تولید جریان الکتریکی می شود و زمانی که یک بار الکتریکی در عرض این مدار جریان می یابد، مقداری توان مفید در پاسخ به گرادیان دمای اعمال شده می تواند تولید شود.
از این خاصیت مواد ترموالکتریک می توان استفاده کرد و از اختلاف دما بین دو طرف یک پنجره، الکتریسیته تولید کرد. اما مواد ترموالکتریک ترسیب شده روی یک طرف پنجره تنها تحت تأثیر دمای همان طرف خواهند بود، در حالی که دما در طرف مقابل پنجره این مواد ترموالکتریک را تحت تأثیر قرار نخواهد داد. به عبارت دیگر، هیچ گرادیان دمایی روی این مواد ترموالکتریک اعمال نشده و بنابراین توانی تولید نخواهد شد.
محمد مصطفی حسین، رهبر این تیم تحقیقاتی می گوید: ما برای تبدیل پنجره های شیشه ای بهژنراتورهای ترموالکتریک با ترسیب مواد ترموالکتریک در سرتاسر شیشه بجای ترسیب آنها روی یک طرف آن، ایده جدیدی ارائه کردیم. در این حالت، دو محیط دمایی طرفین پنجره، می توانند بطور همزمان مواد ترموالکتریک را تحت تأثیر قرار دهند و گرادیان دمایی برای تولید توان اعمال کنند.
با این حال، در خصوص ترسیب مواد ترموالکتریک در سرتاسر تمام ضخامت شیشه پنجره که می تواند حدود 5 میلی متر باشد، چالشی وجود دارد. تکنیک های ترسیب میکروساخت مرسوم از قبیل اسپاترینگ، تبخیر پرتوی الکترونی و ترسیب الکتروشیمیایی نمی توانند به چنین ضخامتی برسند.
مصطفی حسین می افزاید: گروه ما برای غلبه بر این چالش از ستون های ترموالکتریکی نانوساختاری به طول 5 میلی متر استفاده کرد. برای ایجاد این ستونهای نانو ساختار، درون حفره هایی که در سرتاسر پنجره شیشه حکاکی شده بودند، نانو پودرهای آلیاژی برای درج بدون درز با پرس گرم فشرده شدند.
این محققان با استفاده از این روش توانستند از یک پنجره ترموالکتریک به مساحت 9 مترمربع با گرادیان دمای 20 درجه سانتیگراد بین محیط های درونی و بیرونی یک ساختمان، توان تجدیدپذیر بالایی برابر 304 وات تولید کنند.
این محققان، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله ی Scientific Reports منتشر کرده اند.
