Forskerne har utviklet et egnet materiale for bruk i termoelektriske generatorer basert på 'anomalous Nernst effect (ANE)' som øker den spenningsgenererende effektivitetsmanifolden. Disse enhetene kan komfortabelt bæres i fleksible former og størrelser for å drive små gadgets, og dermed erstatte batterier.
Termoelektrisk effekt innebærer interkonvertering av varmeenergi og elektrisitet; kalles Seebeck-effekt, når varme omdannes til et elektrisk potensial i krysset mellom to forskjellige metaller, og det motsatte kalles Peltier-effekt, dvs. konvertering av et elektrisk potensial til generering av varme.
Varmen er i overflod, og til tider går den til avfall, som kan høstes for å drive elektriske enheter. Det har vært mye arbeid tidligere for å utvikle kommersielt levedyktig teknologi for å høste varme. Den basert på Seebeck-effekt kunne ikke se dagens lys på grunn av flere begrensninger.
Et mindre kjent fenomen kalt Anomalous Nernst Effect (ANE), dvs. påføring av temperaturgradient i et magnetisk materiale genererer elektrisk spenning vinkelrett på varmestrømmen og har også blitt brukt tidligere for å høste varme og dens konvertering til elektrisitet. Potensialet har imidlertid vært begrenset fordi det mangler egnede ikke-giftige, lett tilgjengelige og rimelige materialer.
Jakten etter dette riktige materialet ser ut til å være over nå! Forskerne har nylig rapportert å lage en legering som er giftfri, lett tilgjengelig, billig og formbar nok til å lages til tynne filmer for å dekke kravene. Ved hjelp av prosessen med doping laget forskere Fe3Al eller FE3Ga (75 % jern og 25 % aluminium eller gallium). Når dette materialet ble brukt, ble den genererte spenningen økt 20 ganger.
Dette nyutviklede materialet ser ut til å være veldig lovende og kan brukes til å designe tynne og fleksible materialer som er i stand til å høste kaste bort varmen effektivt å konvertere til elektrisk spenning, tilstrekkelig nok til strøm små enheter.
Oppdagelsen av dette materialet, som er helt riktig med tanke på egenskaper, kan være mulig på grunn av tilgjengeligheten av høyhastighets, automatiserte numeriske beregningsteknologier, som effektivt overvinner begrensningene til den tidligere metoden for materialutvikling basert på "repetisjon" og "forfininger" .
***
kilder:
1. University of Tokyo 2020. Pressemelding. Rikelig element for å drive små enheter. En tynn, jernbasert generator bruker spillvarme til å gi små mengder strøm. Lagt ut 28. april 28, 2020. Tilgjengelig på nett på https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html Åpnet 08. mai 2020.
2. Sakai, A., Minami, S., Koretsune, T. et al. Jernbaserte binære ferromagneter for tverrgående termoelektrisk konvertering. Nature 581, 53–57 (2020). GJØR JEG: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
***
