Termoelektrik Malzeme Artık 5 Kat Daha Güçlü

Buzdolabı, ısıtma tesisleri ya da jeneratör gibi günlük hayatımızda sıklıkla faydalandığımız elektronik cihazların çalışmasında termoelektrik etkiden yararlanılıyor. MIT’de çalışan bilim insanları, termoelektrik etkiyi 5 kat artıran yeni bir malzeme geliştirdi.

A- A+

11.09.2018 tarihli yazı 8622 kez okunmuştur.

Termoelektrik Nedir?

Termoelektrik, sıvı ve katı maddelerdeki ısı farklılıkları ve elektrik akımlarının sebeplerini ve birbirlerine dönüşümlerini inceleyen bilim dalıdır. Termoelektrik, özellikle düşük enerjili cihazlara enerji sağlama amaçlı kullanılmaktadır.

Teoriden Modüle Termoelektrik Malzeme

Termoelektrik, Peltier-Seeback etkisi olarak da adlandırılır. Sıcaklık farklılıklarının elektrik gerilimine doğrudan dönüşümünden oluşan iki yönlü bir işlemdir. Bilim insanları uzun zamandır, ısıyı güce dönüştürebilen malzemeleri araştırıyorlar. MIT, yeni araştırmasıyla termoelektrik potansiyelini arttırabilen bir malzeme geliştirdi. Malzeme günümüzde kullanılan termoelektrik malzemelerden beş kat daha verimli ve günümüzün termoelektrik malzemelerine kıyasla iki kat daha fazla enerji üretebiliyor.

►İlginizi Çekebilir: Termoelektrik Etki Nedir?

Araştırmanın yazarı Brian Skinner: “Başka insanların araçlarının bataryasını şarj etmek için sizin aracınızın motorunun ürettiği fazla ısıyı kullanan küçük termoelektrik dönüştürücüler görebilirsiniz. Ya da bu cihazlar enerji santrallerinin etrafına yerleştirilebilir, böylelikle nükleer reaktörünüz veya kömür santraliniz tarafından önceden boşa harcanan ısı şimdi geri kazanılır ve elektrik şebekesine aktarılır”diyor.

Bir malzeme elektronların davranışlarına tepki olarak enerji üretir ve sıcaklık değişir. Bu süreçte araştırmacılar tarafından incelenen materyaller çok sınırlı termoelektrik güç ürettiler, çünkü elektronları ısı yoluyla hareketlendirmek oldukça zordur.

Skinner ve ekibi, bu konuyu ellerindeki materyalleri yeni ürettikleri topolojik semimetallere çevirerek çözmeye çalıştılar. Bu yapıyla ısıtılmış elektronların daha yüksek enerji bantlarına sıçraması hedeflenmişti. Topolojik semimetaller negatif yüklü elektronları daha yüksek enerji bantlarına sıçratmayı başardı, fakat elektronların ürettiği ısıya karşı gelen pozitif yüklü parçacıkların oluşmasına sebep oldu. Araştırmacılar, termoelektrik üretimindeki artışın, 35 Tesla'nın yüksek manyetik alanının altında gerçekleştiğini belirten bir başka araştırmadan faydalanmaya karar verdi. Ekip, yeni malzemenin termoelektrik davranışını farklı sıcaklıklar ve manyetik alanlar altında modellemek için bu çalışmanın verilerini kullandı.

►İlginizi Çekebilir: Vücut Sıcaklığından Elektirk Üreten Cihaz

Brian Skinner: “Sonunda güçlü bir manyetik alanın altında, komik bir şeyin gerçekleştiğini, elektronların ve deliklerin zıt yönlerde hareket edebileceğini düşündük. Elektronlar soğuk tarafa doğru ilerler ve sıcak tarafa doğru delikler açılır. Birlikte çalışırlar ve prensipte, manyetik alanın daha güçlü hale getirilmesiyle aynı malzemeden daha büyük bir voltaj elde edebilirsiniz” sözleriyle ekibin bu araştırmadaki hedefini belirtti. Bir süre için bu topolojik yarıçaplar sadece yüksek manyetik alanların altında yüksek termoelektrik özellikler üretecek. Ekip, malzemeyi yan etkileri önlemek adına son derece temiz hale getirmek ve malzemenin daha gerçekçi koşullarda etkili bir şekilde davrandığını görmek için çalışıyor. Ayrıca benzer özelliklere sahip diğer uygun malzemeler bulmak için araştırmalarına devam ediyor.

Kaynak:

►wonderfulengineering.com