یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه علوم و فناوری ملکعبداله (KAUST) در عربستان برای یکپارچهسازی نانومواد ترموالکتریک با شیشههای پنجرهها جهت تولید الکتریسیته گرمایی، ایده جدیدی ارائه کرده است. این الکتریسیته گرمایی بر اساس اختلاف دمایی است که بین طرف بیرونی گرم و طرف داخلی نسبتا سرد پنجره است.
یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه علوم و فناوری ملکعبداله (KAUST) در
عربستان به رهبری محمد مصطفی حسین، برای یکپارچهسازی نانومواد ترموالکتریک با شیشههای پنجرهها جهت تولید الکتریسیته گرمایی، ایده جدیدی ارائه کرده است. این الکتریسیته گرمایی بر اساس اختلاف دمایی است که بین طرف بیرونی گرم و طرف داخلی نسبتا سرد پنجره وجود دارد.
زمانی که دسته خاصی از مواد بنام 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 دمای روی این مواد ترموالکتریک اعمال نخواهد شد و بنابراین توانی تولید نخواهد شد.
مصطفی حسین توضیح داد: «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.»
یک نمونه با 4 ستون نانوساختار
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، گفت: «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 حکاکیشده 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، یک توان تجدیدپذیر بالایی برابر 304 وات تولید کنند.
این محققان جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجلهی Scientific Reports منتشر کردهاند.
منبع: هیتنا
http://hitna.ir/