تست عنوان
close
سایت صنعت و بازار | اخبار | تبدیل گرما به الکتریسیته با استفاده از مداد و کاغذ
حوزه های صنعتـــی
حوزه های صنعتـــی
مشاهده خبر

تبدیل گرما به الکتریسیته با استفاده از مداد و کاغذ

تاریخ خبر : ۱۳۹۶/۱۲/۱۸ تعداد بازدید : ۷۴۶
تعداد رای : ۰

اثر ترموالکتریک برای اولین بار 200 سال پیش توسط Thomas Seebeck کشف شد. بر این اساس، اگر دو فلز مختلف به هم متصل شوند به‎گونه‏ای که یک فلز گرم‎تر از دیگری باشد، بین دو فلز اختلاف پتانسیل الکتریکی ایجاد می‎شود، به طوری که بخشی از این حرارت مازاد به انرژی الکتریکی تبدیل می‎شود. تقریبا در تمام فرایندهای تکنولوژیکی و طبیعی از نیروگاه‎ها گرفته تا هر وسیله‎ی خانگی و یا حتی در بدن انسان، گرمای اضافی یک محصول جانبی در فرایندها محسوب می‎شود. این گرما یکی از بزرگ‎ترین منابع انرژی است که عموما در جهان کم مصرف است و معمولا کاملا بی‎فایده هدر می‎رود.

متاسفانه علی‎رغم اینکه این منبع انرژی می‎تواند مفید باشد، اما اثر ترموالکتریک در فلزات معمولی بسیار کم است. به دلیل اینکه فلزات نه تنها هدایت الکتریکی‎شان بالا است بلکه هدایت گرمائی بالایی نیز دارند، به این معنی که اختلاف دما (بین دو فلز) بلافاصله ناپدید می‎شود و از بین می‎رود. به‎طور کلی، مواد ترموالکتریک نیاز دارند که هدایت الکتریکی بالایی داشته باشند، اما هدایت حرارتی‎شان پایین باشد.

در حال حاضر در برخی از کاربردهای تکنولوژیکی، از دستگاه‎های ترموالکتریک ساخته‎شده با مواد نیمه‎هادی معدنی مانند تلورید بیسموت، استفاده می‎شود. هرچند این سیستم‎ها گران هستند و استفاده از آنها فقط در شرایط خاص اقتصادی بامعنی است. در بدن انسان نیز مواد ترموالکتریک آلی، بر پایه نانوساختارهای کربنی که غیرسمی و انعطاف‎پذیر هستند برای استفاده از اثر ترموالکتریک مورد بررسی قرار گرفته‎اند.

اخیرا گروهی از محققان به رهبری Norbert Nickel در گروه تحقیقاتی HZB در آلمان، در پژوهشی نشان داده‎اند که اثر ترموالکتریک می‎تواند خیلی ساده‎تر نیز به دست آید. محققان ابتدا با استفاده از یک مداد معمولی از نوع HB، قسمت کوچکی از کاغذ فتوکپی معمولی را رنگ کردند و یک فیلم گرافیتی بر روی کاغذ ایجاد نمودند. سپس فیلمی از یک رنگ کوپلیمری شفاف و رسانا (PEDOT: PSS) را روی بخش دیگر کاغذ، با رنگ‎آمیزی ایجاد کردند. از این دو قسمت کاغذ، برای اتصال گرم و سرد استفاده می‎شود. رد مداد روی کاغذ می‎تواند ولتاژهای قابل مقایسه‌ای با دیگر نانوکامپوزیت‎های گران‎قیمت ارائه کند که در حال حاضر به عنوان عناصر ترموالکتریک انعطاف‎پذیر استفاده می‎شوند. این ولتاژ می‎تواند با اضافه کردن برخی از افزودنی‎ها به گرافیت مداد مثل سلنید ایندیم، تا ده برابر افزایش یابد.

محققان این فیلم‎های گرافیت و رنگ‎های کوپلیمری را با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) و تست رامان در HZB بررسی کردند. Nickel توضیح داد: "این نتایج برای ما بسیار شگفت‎آور بود. اکنون ما توضیحی برای این که چرا این کار به خوبی انجام می‎شود پیدا کردیم؛ رسوب مداد بر روی کاغذ، سطحی را ایجاد می‏کند که حاوی پوسته‎های گرافیت بدون نظم، گرافن و رس است. این فیلم نانوکامپوزیتی تنها کمی هدایت الکتریکی را کم می‎کند ولی گرما به‎طور موثری کاهش می‎یابد." احتمالا اجزاء ساده‎ی این سیستم نانوکامپوزیتی می‎تواند در آینده برای چاپ قطعات ترموالکتریک بر روی کاغذ استفاده شود. نانوکامپوزیتی که بسیار ارزان، سازگار با محیط‎زیست و غیرسمی در پدیده ترموالکتریک محسوب می‌شود. چنین قطعات کوچک و قابل‏‎انعطافی می‎توانند به‎طور مستقیم در بدن نیز اعمال شوند و از حرارت بدن برای به‎کار انداختن دستگاه‎های کوچک و یا سنسورها استفاده کنند.

 

filereader.php?p1=main_70f250e2d762fbde8

filereader.php?p1=main_5516adb142fcb18a0

نظرات

پاسخ به نظــر بازگشت به حالت عادی ثبت نظر

نـــام
ایمیل
نظر شما
کارکترهایی که در تصویر می بینید را وارد نمایید. (حساس به حروف کوچک و بزرگ)