Nowy materiał zamienia ciepło w elektryczność
Badacze z University of Minnesota odkryli nowy stop, który zamienia energię cieplną bezpośrednio w energię elektryczną. Prace badawcze znajdują się dopiero na wczesnym etapie, jednak nowa metoda może mieć olbrzymi wpływ np. na przemysł samochodowy. Pozwoliłaby bowiem na produkcję energii elektrycznej z ciepła układu wydechowego i ładować nią akumulatory samochodów elektrycznych.
Nasze badania są bardzo obiecujące, gdyż dotyczą całkowicie nowej metody konwersji energii - stwierdził profesor Richard James, który stoi na czele zespołu naukowego.
Uczeni, by uzyskać nowy stop, połączyli atomy tak, by powstał z nim materiał Ni45Co5Mn40Sn10. Nowy stop jest multiferroikiem, czyli materiałem charakteryzującym się jednocześnie więcej niż jedną cechą materiałów ferroikowych. Ich cztery podstawowe właściwości to ferromagnetyzm, ferroelektryczność, ferroelastyczność i ferrotoroidalność. Uzyskuje on tę właściwość dzięki przejściu przez odwracalny etap przemiany fazowej, podczas której jedno ciało stałe przechodzi w drugie. W trakcie przemiany zmieniają się właściwości magnetyczne materiału, które są wykorzystywane do zamiany energii cieplnej w elektryczną.
Podczas przeprowadzonych eksperymentów niemagnetyczny materiał pod wpływem niewielkiej zmiany temperatury zyskał silne właściwości magnetyczne. Proces ten wiąże się z absorbcją ciepła i spontaniczną produkcją energii elektrycznej w otaczającym metal zwoju. Dochodzi przy tym do niewielkiej utraty ciepła, ale uczeni wiedzą, jak zmniejszyć straty.
Badania te przekraczają wszelkie granice nauki i inżynierii. Dotyczą bowiem inżynierii, fizyki, materiałoznawstwa, chemii, matematyki i innych dziedzin - mówi profesor James.
Prace prowadzone są w ramach grantu Multidisciplinary Univeristy Research Initiative sponsorowanego przez Biuro Badawcze Marynarki Wojennej USA.
Komentarze (9)
sylkis, 22 czerwca 2011, 20:50
o kurde od razu mi sie skojazylo aby np robic radiatory z tego stopu na procesory w urzadzeniahc mobilnych, aby cieplo bylo wykorzystywane do podladowywania baterii itp - oczywiscie to tylko przyklad. albo chociazby elektrownie w cieplych krajach, w ktorych jest duze naslonecznienie - np na szczycie talerze sloneczne, a pod nimi w cieniu (w ktorym wciaz jest upal) jakies uklady z teog materialu, rowniez dodaktowo produkujace prad.
wiadomo, perpetum mobile nie istnieje, zawsze beda jakies straty... ale az sie rozmazylem jak uekonomicznic ekspoatacje by to moglo, o ile jest wydajne i da sie stosowac w roznych warunkach
Piotrek, 22 czerwca 2011, 20:56
Możliwości jest ogrom. Przyszło mi do głowy od razu produkowanie prądu z gorących źródełek, atom i inne metody przy tym się chowają, ale żeby nie było za dobrze to pozostają dwie kwestie:
- cena
- wydajność układu
pio, 22 czerwca 2011, 21:49
takie urzadzenia sa wykorzystywane juz teraz. np. w usa montowane sa na track'ach (pewnie nie na wszystkich).
cala zabawa z materialami opiera sie na dostosowaniu ich do odpowiedniego zakresu temp. pracy, w ktorych maja warunki optymalne (te od samochodow nieszczegolnie nadawalby sie przy procesorach) i jak slusznie zauwazyl Piotrek pewna wydajnosc. obecnie trwa walka o 'magiczny' parametr ZT. wystarczy rzucic okiem na obrazek np. http://chemgroups.northwestern.edu/kanatzidis/resources/BestZTs.jpg .
Mariusz Błoński, 22 czerwca 2011, 22:40
Tutaj chyba najważniejsze jest to bezpośrednie przełożenie ciepło-elektryczność. Uniknięcie kroków pośrednich to mniejsze straty energii i mniejsze koszty całego systemu.
Gość Matsukawa, 24 czerwca 2011, 08:36
W Rosji, podczas II Wojny Światowej wśród ruchu oporu rozprowadzano baterie termoogniw w formie cylindra nakładanego na kominek lampy naftowej. Moc takiego układu wystarczała do zasilania radiostacji, co było niezłym osiągnięciem technicznym, ponieważ w tamtych czasach nie było układów scalonych. Mam nadzieję, że obecne odkrycie będzie tańsze, sprawniejsze i łatwiejsze do wdrożenia. Czas pokaże. W końcu to nie lekarstwo i nie wymaga skomplikowanych testów na ludziach. Jeżeli po roku nie pojawią się przemysłowe urządzenia, wykorzystujące ten efekt na masową skalę, będzie można doniesienie włożyć do tej samej szufladki co zimną syntezę.
Piotrek, 24 czerwca 2011, 20:57
Na początku na pewno będzie drogie, ponieważ muszą sobie zarobić i zebrać śmietankę a patenty im w tym pomogą. Jednakże to na razie odległa przyszłość.
amur49, 25 czerwca 2011, 10:47
Podstawowym problemem jest sprawność urządzenia, drugim - wydajność w odniesieniu do jego wielkości. W notatce niestety nic na ten temat, a jeżeli te parametry są niskie, to wynalazek staje się tylko ciekawostką bez szans na szerokie stosowanie.
matips, 25 czerwca 2011, 16:31
A jak się to ma do zasad termodynamiki? Chaotyczny ruch atomów (ciepło) nie może być zamieniane w energię elektryczną (uporządkowany ruch elektronów) bez użycia chłodnicy. Jeśli dobrze rozumiem, uzyskany metal umieszcza się pomiędzy chłodnicą a źródłem ciepła?
Jajcenty, 27 czerwca 2011, 07:32
Nie przypominam sobie wymogu posiadania chłodnicy. Czy chodzi Ci o to, że układ oddający energię w postaci ciepła lub pracy musi się schładzać? W tym przypadku, jak rozumiem, umieszczamy magiczny stop za katalizatorem i odbieramy ciepło od spalin. Wszystkie zasady termodynamiki wydają się spełnione.