Teadlased on välja töötanud sobiva materjali termoelektrilistes generaatorites, mis põhinevad anomaalsel Nernsti efektil (ANE), mis suurendab pinge genereerimise efektiivsuse kollektorit. Neid seadmeid saab mugavalt kanda paindliku kuju ja suurusega väikeste vidinate toiteks, asendades sellega patareid.
Termoelektriline efekt hõlmab soojusenergia ja elektri vastastikust muundamist; Seda nimetatakse Seebecki efektiks, kui soojus muundatakse kahe erineva metalli ristmikul elektripotentsiaaliks ja vastupidist nimetatakse Peltieri efektiks, st elektripotentsiaali muundamiseks soojuse tekkeks.
Soojust on külluses ja kohati läheb raisku, mida saaks koguda elektriseadmete toiteks. Varem on tehtud palju jõupingutusi, et töötada välja äriliselt elujõuline soojuse kogumise tehnoloogia. Seebecki efektil põhinev ei näinud mitme piirangu tõttu päevavalgust.
Vähem tuntud nähtus nn Anomaalne Nernsti efekt (ANE), st temperatuurigradiendi rakendamine magnetilises materjalis tekitab soojusvooluga risti elektrilist pinget ja seda on varem kasutatud ka soojuse kogumiseks ja selle muundamiseks elektriks. Selle potentsiaal on aga piiratud sobivate mittetoksiliste, kergesti kättesaadavate ja odavate materjalide puudumise tõttu.
Selle õige materjali otsimine tundub nüüd lõppenud! Teadlased on hiljuti teatanud sulami valmistamisest, mis on mittetoksiline, kergesti kättesaadav, odav ja piisavalt tempermalmist, et sellest saaks vastavalt nõuetele õhukesed kiled. Dopinguprotsessi kasutades tegid teadlased Fe3Al või FE3Ga (75% rauda ja 25% alumiiniumi või galliumi). Selle materjali kasutamisel suurendati tekkivat pinget 20 korda.
See äsja väljatöötatud materjal näib olevat väga paljutõotav ja seda saab kasutada õhukeste ja painduvate materjalide kujundamiseks, mis suudavad koristada soojuse raiskamine tõhusalt elektripingeks muundamiseks, piisavalt toiteallikaks väikesed seadmed.
Selle omaduste poolest täpselt õige materjali avastamine võib olla võimalik tänu kiirete automatiseeritud arvarvutustehnoloogiate kättesaadavusele, mis ületab tõhusalt kunagise "kordamisel" ja "täiustustel" põhineva materjaliarenduse meetodi piirangud. .
***
Allikad:
1. University of Tokyo 2020. Pressiteade. Rikkalik element väikeste seadmete toiteks. Õhuke rauapõhine generaator kasutab heitsoojust väikese koguse võimsuse tagamiseks. Postitatud 28. 28. aprill 2020. Veebis saadaval aadressil https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html Juurdepääs 08. mail 2020.
2. Sakai, A., Minami, S., Koretsune, T. et al. Rauapõhised binaarsed ferromagnetid ristisuunaliseks termoelektriliseks muundamiseks. Nature 581, 53–57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
***
