تبديل حرارت به الکتريسيته با بهره بالا

مي‌توان با استفاده از نانوسيم‌هاي سيليکوني گرمايي را که در حال حاضر در طول فرايند توليد برق توليد مي شود، کنترل کرد. اين نانوسيم‌ها توسط روشي که به وسيله محققان آزمايشگاه ملي لورنس برکلي وزرات انرژي آمريکا و دانشگاه کاليفرنياي برکلي توسعه يافته است، توليد مي شوند. کاربردهاي بالقوه بسيار وسيع اين فناوري شامل استفاده از آن در خودروي پيل سوختي وزارت انرژي با نام Freedom CAR و ژاکت‌هايي است که مي‌توانند با استفاده از گرماي بدن گوشي‌هاي تلفن همراه و ساير وسايل الکترونيکي را شارژ نمايند.
آرون ماجومدار مهندس مکانيک و دانشمند علم مواد و يکي از محققان اين پروژه مي گويد: «اين اولين نمايش از قابليت ترموالکتريکي بالاي سيليکون است؛ سيليکون يک نيمه‌هادي فراوان است که زيرساخت‌هاي چندميليارد دلاري مربوط به آن از قبل وجود دارد».
پيدونگ يانگ شيميدان و يکي ديگر از محققان اصلي اين پروژه مي گويد: «ما نشان داده‌ايم که مي‌توان در دماي اتاق بهبود بسيار زيادي در بهره انرژي ترموالکتريکي نانوسيم‌هاي سيليکوني ناهموار به دست آورد. اين نانوسيم‌ها توسط يک روش سنتزي الکتروشيميايي در مقياس ويفر فرآوري شده‌اند».
ماجومدار و يانگ دو تن از نويسندگان مقاله‌اي هستند که 10 ژانويه 2008 در مجله Nature منتشر شد. در اين مقاله يک روش منحصر به فرد «حکاکي بدون الکتريسيته» توصيف شده است که توسط آن مي‌توان آرايه‌اي از نانوسيم‌هاي سليکوني را در يک محلول آبي روي يک ويفري که مي‌تواند چندين اينچ مربع مساحت داشته باشد، سنتز کرد. اين روش شامل جابه‌جايي گالوانيکي سيليکون با استفاده از احياي يون‌هاي نقره روي سطح يک ويفر مي‌باشد. بر خلاف ساير روش‌هاي سنتزي که منجر به توليد نانوسيم‌هايي با سطح صاف مي‌شوند، در اين روش سنتزي آرايه‌هاي از نانوسيم‌هاي سليکوني عمود بر سطح توليد مي‌شوند که سطحي ناهموار دارند. باور بر اين است که اين سطح ناهموار نقشي کليدي در کارآيي ترموالکتريکي بالاي نانوسيم‌هاي سيليکوني دارد.
ماجومدار مي گويد: «قطعاً ناهمواري‌هاي روي سطح نانوسيم‌هاي سيليکوني نقشي اساسي در کاهش رسانايي گرمايي اين نانوسيم‌ها ايفا مي‌کنند، اما ما هنوز به صورت کامل فيزيک قضيه را درک نمي‌کنيم. با وجودي که ما نمي‌توانيم بگوييم اين روش چگونه کار مي‌کند، مي‌توانيم بگوييم که کار مي‌کند».
تقريباً تمام نيروي برق دنيا (حدود 10 ميليارد وات) توسط موتورهاي گرمايي توليد مي‌شوند؛ اين موتورها توربين‌هاي بسيار بزرگ گاز يا بخار هستند که مي‌توانند گرما را به انرژي مکانيکي و سپس به الکتريسيته تبديل کنند. با اين حال بسياري از اين گرما (حدود 15 ميليارد وات) به الکتريسيته تبديل نشده و به صورت حرارت در محيط اطراف منتشر مي‌شود. حتي اگر بتوان مقادير بسيار کمي از اين حرارت را به الکتريسيته تبديل کرد، تأثير آن روي وضعيت انرژي بسيار زياد خواهد بود.
منبع: http://www.physorg.com