Badacze dokonali przełomu – opracowali tanie i przyjazne dla człowieka generatory termoelektryczne

Czasy energetycznej rewolucji, w której obecnie żyjemy, będą postrzegane w historii ludzkości jako bezsprzecznie wyjątkowe i kluczowe. To właśnie dziś wyzbywamy się problemów związanych z rewolucją przemysłową i wchodzimy w erę OZE oraz dbania o środowisko. Wprawdzie do osiągnięcia ideału jeszcze nam daleko, ale szereg wynalazków i odkryć przybliża nas do tego z dnia na dzień. Przykładowo w dążeniu do efektywnego przekształcania ciepła w energię elektryczną w sposób bezpieczny dla człowieka, materiałoznawca Emmanuel Guilmeau z laboratorium CRISMAT we Francji wraz ze swoim zespołem naukowców stworzył wyjątkowe, bo przyjazne dla człowieka generatory termoelektryczne.
Badacze dokonali przełomu – opracowali tanie i przyjazne dla człowieka generatory termoelektryczne

Opracowano tanie i przyjazne dla człowieka generatory termoelektryczne

Miano materiału termoelektrycznego przypina się dokładnie temu, który bezpośrednio transformuje różnice temperatur między dwoma punktami na napięcie elektryczne albo odwrotnie. Bazujące na materiałach termoelektrycznych systemy generują więc energię elektryczną poprzez wykorzystanie gradientu temperatury. Podgrzanie jednej strony tego specjalnego materiału powoduje, że elektrony zaczynają przemieszczać się z cieplejszej strony na chłodniejszą, generując w tym procesie prąd elektryczny.

Czytaj też: IBM znowu wyznacza trendy. Nowy procesor kwantowy zapowiada się niesamowicie

Głównym problemem takich generatorów termoelektrycznych jest to, że w dużej mierze wykorzystują drogie i toksyczne pierwiastki, takie jak ołów i tellur, które oferują najlepszą wydajność konwersji. To właśnie zmieniono we wspomnianych badaniach opublikowanych w czasopiśmie Angewandte Chemie, wskazując, że opracowane właśnie generatory termoelektryczne składają się z miedzi, manganu, germanu i siarki, a na dodatek są produkowane w dość prostym procesie.

Czytaj też: Całkowite zaćmienie Księżyca w obiektywie. Tak prezentują się kolejne fazy tego zjawiska

Proszki są po prostu mechanicznie stopione przez mielenie kulowe, aby utworzyć fazę prekrystalizowaną, która jest następnie zagęszczana w 600 stopniach Celsjusza. Ten proces może być łatwo skalowany, Byliśmy bardzo zaskoczeni tym wynikiem [zastąpieniem manganu w mieszance miedzią]. Zazwyczaj niewielka zmiana składu ma niewielki wpływ na strukturę w tej klasie materiałów– powiedział materiałoznawca Emmanuel Guilmeau.

Czytaj też: Atomy erbu połączone z krzemem. To najlepszy nam znany kandydat na sieci kwantowe

Zespołowi udało się wyprodukować serię materiałów termoelektrycznych wykazujących dwie struktury krystaliczne w obrębie tego samego materiału. Badacze stwierdzili, że zastąpienie niewielkiej części manganu miedzią wytworzyło złożone mikrostruktury z połączonymi nanodomenami, defektami i spójnymi interfejsami, co wpłynęło na właściwości transportowe materiału dla elektronów i ciepła. Najnowsze materiały tego typu są stabilne do temperatury rzędu 400 stopni Celsjusza, a główny naukowiec zespołu jest przekonany, że na podstawie tego odkrycia będzie można zaprojektować nowe, tańsze i nietoksyczne materiały termoelektryczne.