Energia prosto z ciepła

Energia prosto z ciepła

Przemysł, silniki, technika komputerowa, życie codzienne. Wszędzie tam straty cieplne odgrywają wielkie znaczenie. Albo pozostają niewykorzystane jako skutek uboczny procesu, albo w wyniku tarcia na poziomie makro i mikroskopowym obniżają sprawność układu. A co by się stało, gdyby udało się je przekształcić w prąd elektryczny? Na to pytanie postanowiła odpowiedzieć sobie pewna grupa naukowców.

Naukowcy z University of Minnesota z Instytutu Nauki i Inżynierii odkryli ostatnio nowy stop materiału, który potrafi zamienić ciepło prosto w elektryczność. Ta rewolucyjna metoda przemiany postaci energii jest jeszcze we wczesnym etapie badań, ale może mieć wielki wpływ na produkowanie przyjaznej środowisku energii z odpadów cieplnych.

Naukowcy zapewniają, że materiał ten może być wykorzystywany do wychwytywania ciepła uwalnianego wraz ze spalinami, które może ogrzać nowy materiał, produkując energię, która umożliwi zasilanie pojazdów hybrydowych. Inne potencjalne sposoby wykorzystania tego odkrycia to możliwość przechwytywania odpadów cieplnych z zakładów przemysłowych i elektrowni, a nawet produkcji energii w wyniku różnicy ciepła wód oceanicznych. Naukowcy zastanawiają się nad możliwościami komercjalizacji tej technologii.

"Badania te są bardzo obiecujące, ponieważ przedstawiają całkowicie nową metodę przetwarzania energii, której dotąd nie było" powiedział profesor inżynierii lotniczej i mechaniki University of Minnesota Richard James, który kierował zespołem badawczym. "Jest to również najlepszy sposób na ekologiczne wytwarzanie energii elektrycznej, ponieważ wykorzystuje ciepło odpadowe do wytwarzania energii elektrycznej bez emisji dwutlenku węgla."

Aby wyprodukować ten materiał, zespół badawczy połączył elementy na poziomie molekularnym, aby utworzyć nowy stop multiferroików, Ni45Co5Mn40Sn10. Multiferroiki łączą w sobie niespotykane właściwości elastyczne, magnetyczne oraz elektryczne.

Stop Ni45Co5Mn40Sn10 osiąga stan multiferroizmu, ponieważ podlega wysoce odwracalnej przemianie fazowej, w której z jednego ciała stałego zmienia się w drugie. Podczas tej przemiany w stopie ulegają zmianie jego właściwości magnetyczne, które wykorzystane są do przemiany energetycznej.

Podczas demonstracji na małą skalę w laboratorium University of Minnesota, nowy materiał stworzony przez naukowców z materiału niemagnetycznego, nagle staje się silnie magnetyczny, gdy temperatura podnosi się niewielką ilość. Gdy tak się stanie, materiał absorbuje ciepło i spontanicznie wytwarza prąd w otaczającej go cewce. Część z tej energii cieplnej jest tracona w procesie histerezy.

Krytycznym odkryciem grupy naukowców jest usystematyzowanie drogi do minimalizacji histerezy podczas przemiany fazowej. Badania naukowców zostało niedawno opublikowane w pierwszym numerze czasopisma naukowego Advanced Energy Materials.

(rr)