De wetenschappers hebben een geschikt materiaal ontwikkeld voor gebruik in thermo-elektrische generatoren op basis van 'anomalous Nernst-effect (ANE)' dat de efficiëntie van het genereren van spanning verhoogt. Deze apparaten kunnen comfortabel worden gedragen in flexibele vormen en maten om kleine gadgets van stroom te voorzien, en zo te vervangen batterijen.
Thermo-elektrisch effect houdt de onderlinge omzetting van warmte-energie en elektriciteit in; het Seebeck-effect, wanneer warmte wordt omgezet in een elektrische potentiaal op de kruising van twee ongelijke metalen en omgekeerd wordt het Peltier-effect genoemd, dwz de omzetting van een elektrische potentiaal in het genereren van warmte.
De warmte is er in overvloed en gaat soms verloren, die kan worden geoogst om elektrische apparaten van stroom te voorzien. Er zijn in het verleden veel inspanningen geleverd om commercieel levensvatbare technologie te ontwikkelen om warmte te oogsten. Degene op basis van het Seebeck-effect kon het daglicht niet zien vanwege verschillende beperkingen.
Een minder bekend fenomeen genaamd Afwijkend Nernst-effect (ANE), dwz toepassing van een temperatuurgradiënt in een magnetisch materiaal genereert elektrische spanning loodrecht op de warmtestroom en is in het verleden ook toegepast voor het oogsten van warmte en de omzetting ervan in elektriciteit. Het potentieel ervan is echter beperkt door gebrek aan geschikte niet-toxische, gemakkelijk verkrijgbare en goedkope materialen.
De zoektocht naar dit juiste materiaal lijkt nu voorbij! De onderzoekers hebben onlangs gerapporteerd dat ze een legering hebben gemaakt die niet-toxisch, gemakkelijk verkrijgbaar, goedkoop en kneedbaar genoeg is om in dunne films te worden verwerkt om aan de vereisten te voldoen. Met behulp van het dopingproces maakten onderzoekers Fe3Al of FE3Ga (75% ijzer en 25% aluminium of gallium). Wanneer dit materiaal werd gebruikt, werd de gegenereerde spanning 20 keer verhoogd.
Dit nieuw ontwikkelde materiaal lijkt veelbelovend en kan worden gebruikt om dunne en flexibele materialen te ontwerpen die in staat zijn om de afvalwarmte efficiënt om te zetten in elektrische spanning, voldoende genoeg om stroom te leveren; kleine apparaten.
De ontdekking van dit materiaal dat qua eigenschappen precies goed is, zou mogelijk kunnen zijn vanwege de beschikbaarheid van snelle, geautomatiseerde numerieke computertechnologieën, waarmee de beperkingen van de vroegere methode van materiaalontwikkeling op basis van 'herhaling' en 'verfijningen' effectief worden overwonnen .
***
Bronnen:
1. Universiteit van Tokio 2020. Persbericht. Overvloedig element om kleine apparaten van stroom te voorzien. Een dunne generator op ijzerbasis gebruikt restwarmte om kleine hoeveelheden stroom te leveren. Gepost op 28 april 28. Online beschikbaar op: https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00106.html Geraadpleegd op 08 mei 2020.
2. Sakai, A., Minami, S., Koretsune, T. et al. Op ijzer gebaseerde binaire ferromagneten voor transversale thermo-elektrische conversie. Natuur 581, 53-57 (2020). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-2230-z
***
’ that increases the voltage generating efficiency manifold. These devices can be comfortably worn in flexible shapes and sizes to power small gadgets, thus replacing batteries.){kind=link}