Captând căldură care altfel s-ar fi pierdut

O echipă internațională de oameni de știință a descoperit cum să capteze căldura și să o transforme în electricitate.

nouă

Descoperirea, publicată săptămâna trecută în revista Science Advances, ar putea genera o producție mai eficientă de energie din căldură în lucruri precum evacuarea mașinilor, sondele spațiale interplanetare și procesele industriale.

„Din cauza acestei descoperiri, ar trebui să putem produce mai multă energie electrică din căldură decât o facem astăzi”, a declarat co-autorul studiului, Joseph Heremans, profesor de inginerie mecanică și aerospațială și Ohio Eminent Scholar in Nanotechnology la Universitatea de Stat din Ohio. „Este ceva care, până acum, nimeni nu credea că este posibil”.

Descoperirea se bazează pe particule minuscule numite paramagnoni - biți care nu sunt chiar magneți, dar care transportă un anumit flux magnetic. Acest lucru este important, deoarece magneții, atunci când sunt încălziți, își pierd forța magnetică și devin ceea ce se numește paramagnetic. Un flux de magnetism - ceea ce oamenii de știință numesc „rotiri” - creează un tip de energie numită magnon-drag thermoelectricity, ceva care, până la această descoperire, nu ar putea fi folosit pentru a colecta energie la temperatura camerei.

„Înțelepciunea convențională a fost odată că, dacă ai un paramagnet și îl încălzești, nu se întâmplă nimic”, a spus Heremans. „Și am constatat că acest lucru nu este adevărat. Ceea ce am găsit este un nou mod de a proiecta semiconductori termoelectrici - materiale care transformă căldura în electricitate. Termoelectricele convenționale pe care le-am avut în ultimii 20 de ani sunt prea ineficiente și ne oferă și noi puțină energie, deci nu sunt într-adevăr utilizate pe scară largă. Acest lucru schimbă această înțelegere. "

Magneții sunt o parte crucială a colectării energiei din căldură: atunci când o parte a magnetului este încălzită, cealaltă parte - partea rece - devine mai magnetică, producând rotire, care împinge electronii din magnet și creează electricitate.

Paradoxul este că, atunci când magneții se încălzesc, își pierd majoritatea proprietăților magnetice, transformându-i în paramagnete - „magneți aproape, dar nu tocmai”, îi numește Heremans. Asta înseamnă că, până la această descoperire, nimănui nu s-a gândit să folosească paramagnetii pentru recoltarea căldurii, deoarece oamenii de știință credeau că paramagnetii nu sunt capabili să colecteze energie.

Ceea ce a constatat echipa de cercetare este că paramagnonii împing electronii doar pentru o miliardime dintr-o milionime de secundă - suficient de mult pentru a face paramagnetii viabile recoltatoare de energie.

Echipa de cercetare - un grup internațional de oameni de știință din statul Ohio, Universitatea de Stat din Carolina de Nord și Academia Chineză de Științe (toți sunt autori egali în acest articol din jurnal) - au început să testeze paramagnonii pentru a vedea dacă pot, în circumstanțele potrivite, să producă rotire necesară.

Ceea ce au descoperit, a spus Heremans, este că paramagnonii produc, de fapt, genul de rotire care împinge electronii.

Și asta, a spus el, ar putea face posibilă colectarea energiei.