در زمینه بازیافت انرژی حرارتی، دانشمندان یک دستگاه ترموالکتریک آلی منحصر به فرد ساخته اند. این نوآوری که قادر به تولید برق در دمای اتاق بدون اختلاف حرارت است، میتواند اساساً استفاده ما از برداشت انرژی در صنایع مختلف را تغییر دهد.
به بیان ساده، محققان یک دستگاه ترموالکتریک آلی را طراحی کردند که قادر به برداشت انرژی در دمای اتاق است. برخلاف ژنراتورهای ترموالکتریک سنتی که نیاز به گرادیان دما دارند، این فناوری جدید بدون تفاوت حرارتی عمل می کند. نتایج این کار نیز در مجله Nature Communications منتشر شده است.
پروفسور چیهایا آداچی از دانشگاه کیوشو ، که رهبری این مطالعه را بر عهده داشت، اظهار داشت:«ما به دنبال راههایی برای ساختن یک دستگاه ترموالکتریک با قابلیت برداشت انرژی در دمای اتاق بودیم. آزمایشگاه ما بر روی کاربرد ترکیبات آلی تمرکز دارد و بسیاری از ترکیبات آلی دارای خواص منحصر به فردی هستند که به آنها اجازه می دهد انرژی را به راحتی بین یکدیگر انتقال دهند.»
ترکیبی نوآورانه از مواد
تیم تحقیقاتی دو ترکیب قابل دوام را به عنوان رابط های انتقال بار شناسایی کردند: فتالوسیانین مس (CuPc) و هگزادکافلورو فتالوسیانین مس (F16CuPc). برای بهبود خواص ترموالکتریک این رابط جدید، فولرن ها و BCP گنجانده شدند.
پروفسور آداچی افزود: این ترکیبات به عنوان تسهیل کننده خوبی برای انتقال الکترون شناخته شده اند. افزودن این ترکیبات با هم به طور قابل توجهی قدرت دستگاه را بهبود بخشید. در پایان، دستگاهی بهینهسازی شده با لایهای از 180 نانومتر CuPc، 320 نانومتر F16CuPc، 20 نانومتر فولرن و 20 نانومتر BCP به دست آوردیم.
دستگاه بهینه شده عملکرد چشمگیری را نشان داد. ولتاژ مدار باز 384 میلی ولت، چگالی جریان اتصال کوتاه 1.1 μA/cm2 و حداکثر توان nW/cm2 94 به دست آمد. این نتایج در دمای اتاق و بدون استفاده از گرادیان حرارتی به دست آمد که نشان دهنده یک پیشرفت بزرگ در این زمینه است.
ما می خواهیم به کار بر روی این دستگاه جدید ادامه دهیم و ببینیم که آیا می توانیم آن را با مواد مختلف بهینه سازی کنیم یا خیر. حتی اگر سطح دستگاه را افزایش دهیم که حتی برای مواد آلی نیز غیرمعمول است، احتمالاً میتوان به چگالی جریان بالاتری نیز دست یافت. این فقط نشان می دهد که مواد آلی پتانسیل باورنکردنی دارن.
کاربردهای بالقوه متعدد
این فناوری جدید ترموالکتریک آلی می تواند در بسیاری از زمینه ها مورد استفاده قرار گیرد. بازیافت گرمای اتلاف در صنعت، برق رسانی به دستگاه های الکترونیکی قابل حمل یا حتی بهبود بهره وری انرژی ساختمان ها همگی کاربردهای بالقوه ای هستند که می توانند مورد بررسی قرار گیرند.
مزایای این دستگاه، مانند عملکرد آن در دمای اتاق و عدم وجود مواد خطرناک، آن را به جایگزینی امیدوارکننده برای ژنراتورهای ترموالکتریک سنتی تبدیل کرده است. تحقیقات بیشتری برای بهینه سازی بیشتر این فناوری و کشف کاربردهای عملی در مقیاس بزرگ آن مورد نیاز خواهد بود.
مقاله: «دستگاه ترموالکتریک ارگانیک با استفاده از رابط انتقال شارژ به عنوان تولید بار با برداشت انرژی حرارتی» / (دانشگاه کیوشو – انتشار در مجله Nature Communications /
ارتقاء سریع سایت در گوگل با ❌بک لینک قوی❌
مشاهده
وبلاگ نبض تکنولوژی
