توليد برق از گرماي زايد

به گزارش روز سه شنبه گروه علمي ايرنا از پايگاه اينترنتي يورك الرت، گرماي زايد ( Waste heat) به حرارتي اطلاق مي شود كه در انواع وسايلي كه كار انجام مي‌ دهند يا در آنها فرايند تبديل انرژي صورت مي گيرد، ايجاد مي ‌شود، مانند يخدان و انواع سردكن كه مي‌ توانند هواي محيط اطراف را گرم كنند؛ همچنين موتورهاي احتراقي گرماي زايد زيادي توليد مي ‌كنند.
تبديل مستقيم انرژي برق به گرما آسان است اما برعكس اين جريان يعني تبديل گرما به برق چندان آسان نيست.
اكنون محققان آزمايشگاه ملي 'سانديا' در آمريكا يك وسيله كوچك مبتني بر سيليكون ساخته اند كه مي تواند آنچه را گرماي زايد ناميده مي شود، بگيرد و به جريان مستقيم برق (DC) تبديل كند.
اين دستگاه از مواد رايج و فراوان مانند آلومينيوم، سيليكون و دي اكسيد سيليكون يا شيشه كه به روش هاي بسيار نامعمول تركيب شده اند، ساخته شده است.
اين دستگاه سيليكوني گرما را مي گيرد، هدايت و سپس به برق تبديل مي كند.
اندازه اين دستگاه 1.8 در 1.8 اينج (4.57 در 4.57 سانتي متر) است، پهناي آن به اندازه نصف يك سكه كوچك و به براقي فلز است.
سطح روي اين دستگاه از آلومينيوم است كه با نوارهاي تقريبا 20 برابر نازكتر از پهناي يك تار موي انسان حكاكي مي شود. اين الگو آنقدر كوچك است كه با چشم غيرمسلح ديده نمي شود اما مانند آنتن پرتو مادون قرمز را مي گيرد.
ميان لايه آلومينيومي سطح روي اين دستگاه و لايه سيليكوني سطح انتهايي آن يك لايه بسيار نازك از دي اكسيد سيليكون قرار دارد. ضخامت اين لايه حدود 20 اتم سيليكون است كه 16 هزار برابر نازكتر از يك تار موي انسان است. اين آنتن آلومينيومي اشعه مادون قرمز را به اين لايه نازك هدايت مي كند.
پرتو مادون قرمز در دي اكسيد سيليكون به دام مي افتد و نوسانات الكتريكي بسيار سريع حدود 50 تريليون بار در ثانيه ايجاد مي كند. اين كار الكترون ها را به صورت نامتقارن ميان آلومينيوم و اين سيليكون به عقب و جلو حركت مي دهد.
اين رويه 'يكسوسازي' ناميده مي شود و جريان برق خالص DC توليد مي كند.
محققان اين دستگاه را يك گيرنده مادون قرمز مي نامند. اين دستگاه جامد هيچ بخش متحركي براي فشرده شدن، خم شدن يا شكستن ندارد و نبايد به صورت مستقيم با منبع گرما كه مي تواند باعث تنش حرارتي شود، در تماس باشد.
دستاورد اين محققان به تازگي در نشريه Physical Review Applied منتشر شده است.
علمي**2038**2017