Tyrinėjamos termoelektrinių medžiagų paslaptys (1)
JAV Energijos departamento Ouk Ridžo nacionalinės laboratorijos tyrėjai, analizuodami atomų dinamiką šiluminio laidžio atžvilgiu, bando geriau suprasti, kaip funkcionuoja termoelektrinės medžiagos. Šis tyrimas gali paspartinti prietaisų, šilumą verčiančių elektros energija, kūrimą ir tobulinimą.
Prisijunk prie technologijos.lt komandos!
Laisvas grafikas, uždarbis, daug įdomių veiklų. Patirtis nebūtina, reikia tik entuziazmo.
Sudomino? Užpildyk šią anketą!
Mokslininkai atliko eksperimentus, kad išsiaiškintų, kodėl švino telūridas – medžiaga, savo molekuline sandara primenanti įprastinę druską (natrio chloridą) – pasižymi labai mažu šiluminiu laidžiu: savybe, kuri nusako šio darinio termoelektriškumą.
„Mikroskopinė itin mažo šiluminio laidžio kilmė nėra gerai suprasta, – teigia tyrėjas Olivjeras Deleras (Olivier Delaire). – Kai tik mes pajėgsime tai išsiaiškinti, galėsime sukurti medžiagas, kurios šilumą elektros energija vers efektyviau“.
O. Delero tyrimas, publikuotas prestižiniame „Nature Materials“ žurnale, rodo, jog kolektyvinės mikroskopinės virpesių modos, dar vadinamos fononais, lemia dinaminių procesų, pernešančių šiluminę energiją švino telūride, suardymą.
Įprastinėse kristalinėse medžiagose, pasižyminčiose gardeliškąja atomine sandara, šilumos laidumą sustiprina fononų sklidimas gardele. Atomai perduoda šilumą virpėdami grandinėlėje, panašiai kaip virpesiai, sklindantys spyruokle.
O. Delerro vadovaujama komanda nustatė, kad nors švino telūridas pasižymi ta pačia akmens druskos kristaline gardele, jame susidaro stiprūs fononų ryšiai, kurie panaikina gardelės efektą ir neleidžia tekėti šilumai.
„Atliekant šiuos matavimus, svarbi pasirodė esanti neutronų spektrometro skiriamoji geba ir pats neutronų srauto intensyvumas“, – prideda mokslininkas.
Valdydami termoelektrinių medžiagų šiluminį laidį, tyrėjai gali pasiekti mažesnį energijos išsklaidymą, todėl daugiau šilumos lieka elektros energijos gaminimui. Dabar termoelektrinės medžiagos naudojamos giliojo kosmoso zonduose, tyrinėjančiuose Saulės sistemą ir išorines planetas. Kadangi šie zondai atsiduria ten, kur saulės kolektoriai yra nebepajėgūs tiekti reikiamą energijos kiekį, erdvėlaivių reaktorių termoelektriniai generatoriai elektros energija paverčia šilumą, gaunamą iš skylančių radioizotopų.
Naujos, pažangios termoelektrinės medžiagos praverstų ir kur kas žemiškesniems tikslams, pavyzdžiui, automobilių išmetimo sistemose, kur perteklinė šiluma galėtų virsti elektra. Tokias medžiagas taip pat būtų galima panaudoti surenkant perteklinę pramoninių procesų metu išsiskiriančią šilumą.
