המדענים פיתחו חומר מתאים לשימוש בגנרטורים תרמו-חשמליים המבוססים על 'אפקט Nernst חריג (ANE)' שמגביר את סעפת יעילות יצירת המתח. ניתן ללבוש מכשירים אלה בנוחות בצורות ובגדלים גמישים כדי להפעיל גאדג'טים קטנים, ובכך להחליף סוללות.
אפקט תרמו-חשמלי כרוך בהמרה הדדית של אנרגיית חום וחשמל; המכונה אפקט Seebeck, כאשר חום מומר לפוטנציאל חשמלי במפגש של שתי מתכות שונות, ולהפך נקרא אפקט Peltier, כלומר המרה של פוטנציאל חשמלי לייצור חום.
החום קיים בשפע, ולעתים הולך לפסולת, שניתן לקצור כדי להפעיל מכשירים חשמליים. היו מאמצים רבים בעבר לפתח טכנולוגיה בעלת קיימא מסחרית לקצירת חום. זה המבוסס על אפקט סיבק לא יכול היה לראות את אור היום בגלל מספר מגבלות.
תופעה פחות מוכרת שנקראת אפקט נרנסט חריג (ANE), כלומר יישום של שיפוע טמפרטורה בחומר מגנטי יוצר מתח חשמלי בניצב לזרימת החום ויושם בעבר גם לקצירת חום והמרתו לחשמל. עם זאת, הפוטנציאל שלה הוגבל בגלל חוסר בחומרים מתאימים לא רעילים, זמינים וזולים.
החיפוש אחר החומר המתאים הזה נראה הסתיים כעת! החוקרים דיווחו לאחרונה על יצירת סגסוגת שאינה רעילה, זמינה בקלות, זולה וגמישה מספיק כדי להפוך אותה לסרטים דקים כדי להתאים לדרישות. באמצעות תהליך של סימום, חוקרים עשו Fe3Al או FE3Ga (75% ברזל ו-25% אלומיניום או גליום). כאשר נעשה שימוש בחומר זה, המתח שנוצר הוגדל פי 20.
נראה שהחומר החדש שפותח זה מבטיח מאוד וניתן להשתמש בו כדי לעצב חומרים דקים וגמישים המסוגלים לקצור את בזבוז חום ביעילות להמיר למתח חשמלי, מספיק להספק מכשירים קטנים.
הגילוי של החומר הזה, שהוא בדיוק במונחים של מאפיינים, עשוי להיות אפשרי בגלל זמינותן של טכנולוגיות חישוב מספריות אוטומטיות במהירות גבוהה, תוך התגברות למעשה על המגבלות של שיטת פיתוח החומר לשעבר המבוססת על 'חזרה' ו'חידודים'. .
***
מקורות:
1. אוניברסיטת טוקיו 2020. הודעה לעיתונות. אלמנט שופע להפעלת מכשירים קטנים. גנרטור דק מבוסס ברזל משתמש בחום פסולת כדי לספק כמויות קטנות של חשמל. פורסם ב-28, 28 באפריל, 2020. זמין באינטרנט ב- https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html נגיש ב-08 במאי 2020.
2. Sakai, A., Minami, S., Koretsune, T. et al. פרומגנטים בינאריים מבוססי ברזל להמרה תרמו-אלקטרית רוחבית. טבע 581, 53–57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
***
