تبدیل گرمای وسایل الکترونیکی به برق با نانو نوار

موبنا – ‌گرمای تولید شده توسط وسایل الکترونیکی یک مشکل بزرگ است، چرا که نه تنها می‌تواند به قطعات آسیب برساند، بلکه نشان‌دهنده مقدار زیادی از انرژی است که به هدر می‌رود.

در حال حاضر دانشمندان در دانشگاه “کالیفرنیا برکلی” یک نوار نازک ابداع کرده‌اند که می‌تواند برای جذب و بازیافت انرژی گرمایی در رایانه‌ها، خودروها و کارخانه‌ها تعبیه شود.

بسیاری از سیستم‌های موجود، بر روی اصل ترموالکتریک کار می‌کنند که باعث تولید برق از طریق تفاوت دما بین دو طرف یک ماده می‌شود. این امر به خوبی برای دستگاه‌هایی مانند “JikoPower” که گرما را از قوری و ماهیتابه روی شعله برای شارژ کردن تلفن می‌گیرد، کار می‌کند، اما برای مقادیر کوچکتر اختلاف دما بین طرف‌های گرم و سرد یک ماده استفاده‌ای ندارد.

گروه محققان دانشگاه کالیفرنیا می‌خواست یک وسیله بسازد که بتواند از حرارت پایین نیز برق تولید کند که شامل دمای زیر ۱۰۰ درجه سانتی‌گراد است. برای انجام این کار، نوار جدید بر روی اصل تبدیل انرژی “پیروالکتریسیته” کار می‌کند که می‌تواند با دمای پایین‌تر و تغییرات تدریجی کار کند.

پیروالکتریسیته پدیده‌ای است که در اثر آن هنگام دادن گرما به یک ماده، آن ماده الکتریسیته تولید می‌کند.

این عوامل باعث می‌شود که این سیستم برای استفاده در وسایل الکترونیکی ایده‌آل باشد.

“لین مارتین”، نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: ما می‌دانیم که نیاز به منابع انرژی جدید داریم، اما باید برای استفاده از انرژی، بهتر عمل کنیم. این نوارهای نازک می‌توانند به ما کمک کنند که انرژی بیشتری از آنچه امروز از هر منبع می‌گیریم، ذخیره کنیم.

این گروه نمونه‌های اولیه‌ای تولید کرد که میدان‌های حرارتی و الکتریکی را به نوارهای پیروالکتریسیته با ضخامت ۵۰ تا ۱۰۰ نانومتر اعمال می‌کند و دما و میزان تولید برق آنها را اندازه‌گیری کرد.

این دستگاهها توانستند چگالی انرژی برابر با ۱.۰۶ ژول در هر متر مکعب، تراکم قدرت ۵۲۶ وات بر متر مکعب و کارآیی ۱۹ درصدی را بدست آورند.

به گفته محققان، تمام این ارقام رکوردهای جدیدی برای این نوع تبدیل انرژی پیروالکتریکی است.

محققان می‌گویند که کار آنها کمک می‌کند تا درک ما از فیزیک پیروالکتریسیته را بهبود بخشد، که به نوبه خود می‌تواند به طراحی این دستگاهها کمک کند.

در آینده، این نوارها می‌توانند بسته به اینکه چقدر گرما از بین می‌رود و در چه درجه حرارتی، برای سیستم‌های شخصی بهینه شوند.

محققان در پی ایجاد یک پروتکل هستند که به آنها اجازه می‌دهد مواد پیروالکتریکی را توسعه دهند.

این تحقیق در مجله Nature Materials منتشر شده است.

 منبع: ایسنا