توليد الطاقة الكهربائية من الحراره المشتته

تحويل الطاقة الكهربائية

إن تحويل الطاقة الكهربائية إلى حرارة مباشرة أمر سهل. يحدث بانتظام في التوستر ، وهذا يعني ، إذا قمت بالعكس ، تحويل الحرارة إلى طاقة كهربائية ، ليس بهذه السهولة.
طور باحثون من مختبرات سانديا الوطنية جهازًا صغيرًا يعتمد على السليكون يمكنه تسخير ما كان يسمى في السابق بالحرارة الناتجة وتحويله إلى طاقة تيار مستمر. وقد تم نشر هذه التطورات مؤخرًا في تطبيق Physical Review Applied.
"لقد طورنا طريقة جديدة لاستعادة الطاقة بشكل أساسي من الحرارة المهدرة. محركات السيارات تنتج الكثير من الحرارة ، أليس كذلك؟ تخيل إذا كان بإمكانك تحويل حرارة المحرك إلى طاقة كهربائية لسيارة هجينة. وقال بول دافيدز وهو فيزيائي ومحقق رئيسي في الدراسة " هذه الخطوة الاولى في هذا الاتجاه لكن هناك المزيد الذي يجب عمله".
"على المدى القصير ، نتطلع إلى توفير مصدر طاقة مدمج يعمل بالأشعة تحت الحمراء ، ربما لاستبدال مولدات الكهرباء الحرارية العاملة بالنظائر المشعة." تسمى المولدات الكهربائية RTGs ، وتستخدم لمثل هذه المهام مثل أجهزة استشعار الطاقة لمهام الفضاء التي لا تحصل على ما يكفي من أشعة الشمس المباشرة لتشغيل الألواح الشمسية.
يتكون جهاز Davids من مواد مشتركة وفيرة ، مثل الألمنيوم والسيليكون وثنائي أكسيد السيليكون - أو الزجاج - مجتمعة بطرق غير مألوفة.

يمسك جهاز السيليكون القنوات ويحول الحرارة إلى طاقة.

أصغر من مسمار الخنصر ، الجهاز حوالي 1/8 بوصة ، لامع بشكل معدني. الجزء العلوي من الألمنيوم محفور بخطوط أصغر تقارب 20 مرة من عرض شعرة الإنسان. هذا النمط ، على الرغم من أنه صغير للغاية لا يمكن رؤيته بالعين ، فهو بمثابة هوائي لالتقاط الأشعة تحت الحمراء.

بين قمة الألومنيوم وقاع السيليكون هو طبقة رقيقة جدا من ثاني أكسيد السيليكون. هذه الطبقة هي حوالي 20 ذرة سليكون سميكة ، أو 16000 مرة أقل من شعرة الإنسان. يقوم هوائي الألمنيوم المحفور بتوجيه الأشعة تحت الحمراء إلى هذه الطبقة الرقيقة.

اشعاع المنطقه تحت الحمراء المحصور في ثاني أكسيد السيليكون يخلق تقلبات كهربائية سريعة جدا ، حوالي 50 تريليون مرة في الثانية. هذا يدفع الإلكترونات ذهابا وإيابا بين الألومنيوم والسيليكون بطريقة غير متماثلة. هذه العملية ، وتسمى تصحيح ، وتولد صافي التيار الكهربائي DC.

يستدعي الفريق جهازه مستقيماً من الأشعة تحت الحمراء ، وهو موطِن للهوائي المعدل. وهو عبارة عن جهاز صلبة لا تحتوي على أجزاء متحركة من المربى أو الانحناء أو الكسر ، ولا يجب أن تلمس مباشرة مصدر الحرارة الذي يمكن أن يسبب الإجهاد الحراري.



اعداد وترجمة / فادي طارق