الکتروتکنیک-برق صنعتی

یک گروه تحقیقاتی برای یکپارچه‌سازی نانومواد ترموالکتریک با شیشه‌های پنجره‌ها ‏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.‏
زمانی که دسته خاصی از مواد به نام مواد ترموالکتریک با یک گرادیان دما مواجه ‏می‌شوند، حرکت حامل‌های بار در آنها از طرف گرم به طرف سرد منجر به تولید جریان ‏الکتریکی می‌شود و زمانی که یک بار الکتریکی در عرض این مدار جریان می‌یابد، مقداری ‏توان مفید در پاسخ به گرادیان دمای اعمال‌شده می‌تواند تولید شود.‏

از این خاصیت مواد ترموالکتریک می‌توان استفاده کرد و از اختلاف دما بین دو طرف ‏یک پنجره، الکتریسیته تولید کرد. اما مواد ترموالکتریک ترسیب‌شده 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 می‌گوید: ما برای تبدیل پنجره‌های شیشه‌ای به ژنراتورهای ‏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، می‌توانند ‏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 می‌تواند حدود 5 میلی‌متر باشد، چالشی وجود دارد. تکنیک‌های ترسیب ‏میکروساخت مرسوم از قبیل اسپاترینگ، تبخیر پرتوی الکترونی و ترسیب الکتروشیمیایی ‏نمی‌توانند به چنین ضخامتی برسند.‏

مصطفی‌حسین می‌افزاید: گروه ما برای غلبه بر این چالش از ستون‌های ترموالکتریکی ‏نانوساختاری به طول 5 میلی‌متر استفاده کرد. برای ایجاد این ستون‌های نانوساختار، درون ‏حفره‌هایی که در سرتاسر پنجره شیشه حکاکی‌ شده بودند، نانوپودر‌های 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 محیط‌های درونی و بیرونی یک ساختمان، توان تجدیدپذیر بالایی برابر 304 وات تولید کنند.‏

این محققان، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی ‏Scientific Reports‏ منتشر ‏کرده‌اند.‏

منبع:سایت کنجکاو