كشف باحثون أن إضافة معدن واحد لخطوات تحويل الحرارة إلى كهرباء أحدثت فرقًا هائلًا، بعد تغيير بنية المادة المحفزة لتحقيق كفاءة بلغت 13%.
وتكمن كلمة السر في "المنغنيز"، الذي أضافه علماء جامعة كوينزلاند التقنيّة بأستراليا إلى معادن ومركبات أخرى، لتحسين حركة الإلكترونات وتعديل خصائصها، حسب تفاصيل تابعتها منصة الطاقة المتخصصة (الصادرة من واشنطن).
وتُهدر كميات من الحرارة خلال الممارسات الحياتية اليومية والقطاعات المختلفة مثل السيارات، ويمكن أن يعدّ ذلك كنزًا للحصول على إمدادات كهرباء.
ويبذل العلماء والباحثون جهودًا للتوصل إلى معادلات وابتكارات يمكن من خلالها تأمين إمدادات كهرباء إضافية، في ظل معدلات الطلب الآخذة بالارتفاع.
إضافة المنغنيز
تمثّل إضافة معدن المنغنيز لعملية تحويل الحرارة إلى كهرباء خطوة قوية، إذ إن مزجه مع سبيكة من معدني الفضة والنحاس ومركب التيلورايد شكَّل مادة جديدة عززت حركة الأيونات والموصلات.
كما حسّن المعدن من البنية الهندسية للإلكترونات؛ ما أثبت ارتفاع كفاءة التحويل وفق نتائج اختبار الإصدار الأولي لهذه المادة.
وسجلت المادة المنتجة بإضافة المنغنيز مستوى كفاءة هو الأعلى، ما يضعها في موقع منافس لأبرز التقنيات المستعملة حاليًا بكفاءة 13% (تحويل 13 وحدة من بين كل 100 وحدة حرارة إلى كهرباء).
وأظهرت سبيكة الفضة والنحاس والتيلورايد (المعروفة في العناصر الكيميائية برموز AgCuTe) قيمة أداء عالية، بعد إضافة المنغنيز (Mn).
وفي الوقت ذاته، أكد باحث مشارك في الدراسة أن المنغنيز يعدّ خيارًا نموذجيًا للتطبيقات العملية، لخلوِّه من العناصر السامّة وسهولة إنتاجه.
عملية تحويل الحرارة إلى كهرباء
تقوم فكرة تحويل الحرارة إلى كهرباء في الأساس على الاستفادة من الهدر، في قطاع السيارات ومحطات توليد الكهرباء والمصانع، لإنتاج إمدادات منخفضة الانبعاثات.
وشرح باحث أن الهواء يلتقط كميات كبيرة من حرارة المصادر السابق ذكرها، وتتحول إلى انبعاثات ومواد مضرة بالبيئة قد تتسبب في رفع معدلات الاحترار العالمي.
وبإدخال المنغنيز لسبيكة العناصر الأخرى، يمكن تحويل الحرارة إلى كهرباء والاستفادة منها في الحصول على إمدادات نظيفة دون انبعاثات، بحسب ما نقله موقع إنترستنج إنجينيرنج عن البحث المنشور في مجلة الطاقة والعلوم والبيئة.
ولم تكن عملية التحويل بهذه الطريقة هي الأولى من نوعها، إذ سبقتها محاولات أخرى بوسائل مختلفة، نذكر منها:
1) ابتكار مادة أسمنتية
سبق أن توصَّل باحثون صينيون إلى ابتكار مادة أسمنتية قادرة على قيادة عملية التحويل، وهي تقنية قابلة للتطبيق في المساكن والبنية التحتية لضمان نشر مدن ذكية.
ويمكن للمادة (المكونة من الأسمنت والهيدروجين) توليد الكهرباء وتخزينها، واستعمالها في قطاع البناء وإنارة أرصفة الشوارع.
ويجري ذلك عن طريق التأثير الحراري الكهربائي الأيوني في إنتاج الأسمنت.
2) التحويل بمركب ثنائي سيليسيد التنغستن (السيليكايد)
كشف باحثون من جامعة طوكيو اليابانية للعلوم إمكان تحويل الحرارة إلى إمدادات كهربائية، باستعمال مركب ثنائي سيليسيد التنغستن (السيليكايد) شبه المعدني.
واستندوا إلى اختبار خصائص المركب خلال: (نماذج محاكاة، وأجهزة تأثير حراري أفقي في درجات حرارة منخفضة ومرتفعة).
وقالوا، إن التقنية "الثورية" لإنتاج الكهرباء النظيفة يمكنها التقاط حرارة محركات السيارات والاستفادة منها، وتطبيقها على الأجهزة الكهربائية.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
المصادر:
