Επιστήμονες βελτίωσαν τη δυνατότητα μετατροπής χαμένης θερμότητας σε χρήσιμη ηλεκτρική ενέργεια

Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Hokkaido σε συνεργασία με επιστήμονες από την Ιαπωνία και την Ταϊβάν βελτίωσαν τη δυνατότητας μετατροπής χαμένης θερμότητας σε χρήσιμη ηλεκτρική ενέργεια, στενεύοντας τον χώρο μέσω του οποίου κινούνται τα διάχυτα ηλεκτρόνια.

Αυτή τη στιγμή, περισσότερο από το 60% της ενέργειας που παράγεται από τα ορυκτά καύσιμα χάνεται ως χαμένη θερμότητα. Η σπατάλη θερμότητας μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια χρησιμοποιώντας θερμοηλεκτρικά υλικά, τα οποία μετατρέπουν τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια όταν υπάρχει διαφορά θερμοκρασίας, ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως φαινόμενο Seebeck.

Οι επιστήμονες ερευνούν τρόπους περιορισμού των ηλεκτρονίων σε στενό χώρο προκειμένου να βελτιώσουν τα ποσοστά μετατροπής. Το 2007, ομάδα ερευνητών κατασκεύασε ένα τεχνητό υπερπλέγμα που αποτελούταν από υπέρλεπτα στρώματα που τοποθετήθηκαν ανάμεσα σε πυκνές μονωτικές στρώσεις. Προέβλεπαν ότι η απόδοση θα μπορούσε να βελτιωθεί εάν τα ηλεκτρόνια με μεγαλύτερο υλοκύμα ντε Μπρολί περιοριστούν σε ένα στενό αγώγιμο στρώμα, αλλά αυτό δεν είχε ακόμη αποδειχθεί πειραματικά.

Figure 1

Η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον Hiromichi Ohta του Πανεπιστημίου του Hokkaido, σχεδίασε ένα υπερπλέγμα στο οποίο τα ηλεκτρόνια κατανέμονται σε 30% μεγαλύτερα διαστήματα σε σύγκριση με προηγούμενα πειράματα. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα πολύ μεγαλύτερη τάση και διπλασίασε τη θερμοηλεκτρική ταχύτητα μετατροπής που επιτεύχθηκε με προηγούμενες μεθόδους.

Ο ίδιος πρόσθεσε ότι πρόκειται για ένα σημαντικό βήμα προς τη μείωση της θερμότητας που χάνεται από σταθμούς παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, τα αυτοκίνητα, τους υπολογιστές, ακόμη και τα ανθρώπινα σώματα. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature Communications.

Πηγή