ساخت باتری-ژنراتور گرمایی
Warning: Undefined array key "file" in /home/rahabat1/domains/rahabattery.com/public_html/wp-includes/media.php on line 1788
ساخت باتری-ژنراتور گرمایی
در دنیایی که مصرف انرژی در آن رو به افزایش است، تنها امید ما توسعه تکنولوژیهای جدید در تولید انرژی است. اگرچه منابع انرژیهای تجدید پذیر رایج همچون انرژی بادی و خورشید مزیتهای خاص خود را دارند، اما یک منبع انرژی بزرگ، دائمی و دست نخورده، انرژی زمین گرمایی است.
تولید الکتریسیته از انرژی زمین گرمایی نیازمند تجهیزاتی است که به طریقی بتوانند انرژی گرمایی زمین را قابل استفاده نمایند. اخیرا، یک گروه از دانشمندان در مؤسسه تکنولوژی توکیو به سرپرستی دکتر ساچیکو ماتسوشیتا در شناخت و توسعهی سلولهای حرارتی حساس (STCs)، پیشرفتهای قابل ملاحظهای داشتهاند. در واقع این سلولها نوعی باتری هستند که میتوانند انرژی الکتریکی را در دمای 100 درجه سانتی گراد و یا کمتر تولید نمایند.
چندین روش برای تبدیل حرارت به انرژی الکتریکی وجود دارد، با این وجود کاربری آنها در مقیاس بزرگ امکان پذیر نیست. برای مثال، دفن کردن باتریهای ریداکس سرد و گرم و یا تجهیزات مبتنی بر اثر سی بک (تبدیل حرارت به انرژی الکتریکی) در مجاورت منبع گرمایی و بهره برداری مؤثر از آنها به آسانی امکان پذیر نیست.
گروه تحقیقاتی دکتر ماتسوشیتا، قبلا استفاده از سلولهای حرارتی حساس را به عنوان روشی جدید برای تبدیل مستقیم گرما به انرژی الکتریکی با کاربرد سلولهای خورشیدی حساس به رنگ گزارش داده بودند. آنها برای اینکه سیستم بتواند به جای نور با حرارت کار کند، مادهی حساس به نور را با یک ابر رسانا جایگزین کردند.
یک سلول حساس حرارتی، شامل 3 لایه است که بین الکترودها قرار گرفتهاند که این لایهها عبارتند از: لایه هادی الکترون (ETM)، لایه نیمه هادی (ژرمانیوم) و لایه الکترولیت جامد (یونهای مس). به طور خلاصه، الکترونها با تحریک شدن حرارتی از یک تراز با انرژی پایین به یک تراز با انرژی بالا در نیمه هادی می روند و سپس خود به خود به لایه هادی الکترون منتقل می شوند. پس از آن، از طریق الکترود خارج شده و به مدار خارجی می روند و در ادامه با عبور از الکترود شمارشگر به الکترولیت می رسند.
واکنشهای اکسیداسیون و احیا یونهای مس در هر دو فصل مشترک الکترولیت رخ می دهند که منجر به انتقال الکترونهای با انرژی پایین به لایه نیمه هادی می شود به طوری که این فرآیند می تواند دوباره تکرار شود و بنابراین مدار الکتریکی تکمیل میگردد. با (استفاده از) این طرح، گرما که یک انرژی با کیفیت پایین در نظر گرفته می شود، به یک منبع انرژی تجدید پذیر فوق العاده تبدیل خواهد شد.
بعد از آزمایش، این گروه مشاهده کردند که جریان الکتریکی بعد از زمان معینی قطع شد و لذا یک مکانیسم برای توضیح این پدیده پیشنهاد دادند. اصولا، این قطع جریان به دلیل توقف واکنشهای ریداکس (اکسیداسیون و احیا) در لایه الکترولیت در اثر جابه جایی انواع مختلف یونهای مس است. مهمتر از همه و به طور شگفتیآور آنها دریافتند که این باتری میتواند از وضعیت به وجود آمده با حضور گرما و با باز نمودن مدار خارجی در یک مدت زمان خاص یا به بیان ساده تر با یک کلید قطع و وصل ساده به حالت اولیه خود بازگردد.
این گروه از یافتهی خود به دلیل عملی بودن، دوستداری محیط زیست و قابلیت برای حل بحران انرژی جهان بسیار هیجان زده هستند. توسعه بیشتر این باتریها هدف تحقیقات آینده خواهد بود با این امید که راه حل بشر برای (تأمین) نیازهای انرژی خود بدون آسیب رساندن به سیارهمان باشد.
منبع:www.sciencedaily.com
مترجم: محسن کریم پور
تاریخ انتشارخبر:17 جولای 2019