Vědci vyvinuli vhodný materiál pro použití v termoelektrických generátorech založených na „anomálním Nernstově efektu (ANE)“, který zvyšuje účinnost generování napětí. Tato zařízení lze pohodlně nosit v flexibilních tvarech a velikostech pro napájení malých přístrojů, čímž je nahrazují baterie.
Termoelektrický efekt znamená vzájemnou přeměnu tepelné energie a elektřiny; tzv. Seebeckův jev, kdy se teplo přeměňuje na elektrický potenciál na spojení dvou rozdílných kovů, a naopak se nazývá Peltierův jev, tj. přeměna elektrického potenciálu na tvorbu tepla.
Teplo je v hojnosti a občas jde o odpad, který by se dal využít k napájení elektrických zařízení. V minulosti bylo vynaloženo mnoho úsilí vyvinout komerčně životaschopnou technologii pro získávání tepla. Ten založený na Seebeckově efektu nemohl spatřit světlo světa kvůli několika omezením.
Méně známý jev tzv Anomální Nernstův efekt (ANE), tj. aplikace teplotního gradientu v magnetickém materiálu generuje elektrické napětí kolmé na tepelný tok a v minulosti se také používala pro získávání tepla a jeho přeměnu na elektřinu. Jeho potenciál byl však omezený kvůli nedostatku vhodných netoxických, snadno dostupných a levných materiálů.
Zdá se, že hledání tohoto správného materiálu je nyní u konce! Výzkumníci nedávno oznámili, že vyrábějí slitinu, která je netoxická, snadno dostupná, levná a dostatečně tvárná na to, aby z ní byly vyrobeny tenké filmy vyhovující požadavkům. Pomocí procesu dopingu, vědci Fe3Al nebo FE3Ga (75 % železa a 25 % hliníku nebo galia). Při použití tohoto materiálu se generované napětí zvýšilo 20krát.
Tento nově vyvinutý materiál se zdá být velmi slibný a může být použit pro navrhování tenkých a pružných materiálů schopných sklízet odpadní teplo účinně přeměňovat na elektrické napětí, dostatečné pro napájení malá zařízení.
Objev tohoto materiálu, který je z hlediska vlastností tak akorát, by mohl být možný díky dostupnosti vysokorychlostních, automatizovaných numerických výpočetních technologií, které účinně překonávají omezení dřívější metody vývoje materiálů založené na „opakování“ a „zdokonalování“. .
***
Zdroje:
1. University of Tokyo 2020. Tisková zpráva. Bohatý prvek pro napájení malých zařízení. Tenký generátor na bázi železa využívá odpadní teplo k poskytování malého množství energie. Publikováno 28. dubna 28, 2020. Dostupné online na https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html Zpřístupněno dne 08. května 2020.
2. Sakai, A., Minami, S., Koretsune, T. a kol. Binární feromagnety na bázi železa pro příčnou termoelektrickou konverzi. Příroda 581, 53–57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
***
