Ученые разработали подходящий материал для использования в термоэлектрических генераторах на основе «аномального эффекта Нернста (АНЭ)», который многократно увеличивает эффективность генерации напряжения. Эти устройства гибкой формы и размера можно удобно носить с маленькими гаджетами, заменяя тем самым батареи.
Термоэлектрический эффект влечет за собой взаимное преобразование тепловой энергии и электроэнергии; называется эффектом Зеебека, когда тепло преобразуется в электрический потенциал на стыке двух разнородных металлов, и обратное явление называется эффектом Пельтье, то есть преобразованием электрического потенциала в выделение тепла.
Тепла в изобилии, и иногда оно уходит в отходы, которые можно использовать для питания электрических устройств. В прошлом было много усилий по разработке коммерчески жизнеспособной технологии сбора тепла. Метод, основанный на эффекте Зеебека, не смог увидеть свет из-за ряда ограничений.
Менее известный феномен под названием Аномальный эффект Нернста (АНЭ), то есть приложение температурного градиента в магнитном материале генерирует электрическое напряжение, перпендикулярное тепловому потоку, и также применялось в прошлом для сбора тепла и его преобразования в электричество. Однако его потенциал был ограничен из-за отсутствия подходящих нетоксичных, легкодоступных и недорогих материалов.
Поиски подходящего материала теперь кажутся оконченными! Исследователи недавно сообщили о создании нетоксичного, легкодоступного, недорогого и достаточно пластичного сплава, из которого в соответствии с требованиями могут быть изготовлены тонкие пленки. Используя процесс допинга, исследователи сделали Fe3Al или FE3Ga (75% железа и 25% алюминия или галлия). При использовании этого материала генерируемое напряжение увеличивалось в 20 раз.
Этот недавно разработанный материал кажется очень многообещающим и может использоваться для создания тонких и гибких материалов, способных собирать урожай. отработанное тепло эффективно преобразовывать в электрическое напряжение, достаточное для питания маленькие устройства.
Открытие этого материала, который является подходящим с точки зрения свойств, стало возможным благодаря доступности высокоскоростных автоматизированных вычислительных технологий, эффективно преодолевая ограничения прежнего метода разработки материалов, основанного на «повторении» и «уточнениях». .
источники:
1. Токийский университет 2020. Пресс-релиз. Обильный элемент для питания небольших устройств. Тонкий генератор на основе железа использует отходящее тепло для выработки небольшого количества энергии. Опубликовано 28 апреля, 28 г. Доступно в Интернете по адресу https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html Доступ 08 мая 2020 г.
2. Сакаи, А., Минами, С., Корецунэ, Т. и др. Бинарные ферромагнетики на основе железа для поперечного термоэлектрического преобразования. Nature 581, 53–57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
