Arizona Ülikooli teadlased avastasid uue meetodi saamaks üleliigsest soojusest elektrienergiat. Meetod põhineb nn. molekulaarse termoelektrilise seadme teoreetilisel mudelil, mille abil saaks tulevikus valmistada efektiivsemaid autosid, elektrijaamu, tehaseid ning päikesepaneele.
Pilt: Justin Bergfield
,,Termoelekter muudab võimalikuks soojuse otsese muutmise elektrienergiaks seadmes, kus puuduvad liikuvad osad,” sõnas uurimuse läbi viinud Justin Bergfield. ,,Meie kolleegide sõnul on arvutis modelleeritud seadmete valmistamine võimalik, saades sama häid tulemusi kui simulatsioonides,” lisas ta. Nende seadme termoelektriline pinge võiks tulevikus olla kuni 100 korda suurem kui siiani laborites saavutatu, kirjutab physorg.com.
Teadlaste välja mõeldud seade kasutaks kahe elektroodina käituva metallplaadi vahele asetatud kummisarnast polümeeri. Selle üliõhukese materjaliga saaks katta autode ja tehaste väljalasketorud, kus seade kasutaks ära üleliigset soojust ning muudaks selle kasulikuks elektrienergiaks.
Uue tehnoloogia võti seisneb kvantfüüsika osakese-laine duaalsuse seaduses. Teadlased tulid uue seadme mõtte peale uurides polüfenüüi eetreid, molekule, mis spontaanselt polümeerideks ühinevad. Iga polüfenüüli eetri molekuli põhiosaks on benseenirõngaste ahel, mis omakorda koosneb süsiniku aatomitest. Iga molekuli aehlataoline struktuur moodustab kokku molekulide võrgustiku, läbi mille elektronid liikuda saavad.
Arvutisimulatsioonide abil ‘kasvatasid’ teadlased kahe elektroodi vahele hulga molekule ning asetasid seadme simuleeritud soojusallika mõjualasse. ,,Benseenrõngaste arvu suurendamisel suurenes ka saadud energia hulk,” sõnas Bergfield.
Soojusenergia elektrienergiaks muutmise saladus peitub molekulide struktuuris. Elektronide vool molekulis jaguneb tänu benseenrõngastele kaheks. Antud seade on konstrueeritud nii, et üks voog neid elektrone peab ringi läbimiseks reisima pikema maa, mistõttu rõnga teises otsas liitudes on kaks lainet erineva faasiga. Kui vooluringis on ka temperatuurierinevus, tekitab häiritus laengukandjate liikumises elektrilise potentsiaali ehk pinge kasvu elektroodide vahel.
Molekulaarsete termoelektriliste seadmete abil saaks lahendada ka fotoelementide ülekuumenemise probleemi, muutes selle soojuse lisanduvaks elektrienergiaks.
Teadusartikkel “Giant Thermoelectric Effect from Transmission Supernodes“