Ученые превратили вторичное тепло в чистую энергию

Исследователи из Техасского университета Остина предложили новую концепцию термоэлектрического генератора. Устройство собирает вторичное тепло с помощью квантовых механических движений электронов в спин-поляризованных материалах.

Считается, что в автомобилях около 60% энергии топлива теряется за счет уходящего тепла. Существуют технологии его сбора и использования. Но пока преобразование вторичного тепла в электричество обходится дороже его производства стандартными способами. Анвеекш Конеру с коллегами рассмотрели новую методику, основанную на квантовых механических движениях в электронах, сообщает sciencedaily.com.

Явление спинового коридора (Spin Hall) показало, что напряжение можно генерировать за счет разной спиновой заселенности на металлических контактах, подсоединенных к ферромагнитным материалам. Впервые принцип был продемонстрирован в 2008-м. Конеру уверен, что оксид кобальта позволит использовать явление для производства энергии. Материал может принимать замещаемые катионы металлов переходного ряда. Это позволяет смешивать оксид с никелем, медью, цинком и марганцем. Металлы имеют магнитные свойства, способные повысить разделение вращающихся электронов, улучшая преобразование тепла в ток.

«Материал должен быть хорошим электрическим, но плохим термическим проводником, — объяснил Конеру. – Для экспериментальных исследований потребовалось бы изготовить тысячи сочетаний материалов. Вместо этого мы пытаемся теоретически рассчитать оптимальную конфигурацию материала, используя замещение».

Команда работает на университетских суперкомпьютерах с 2018-го. За это время специалисты рассмотрели минимум 1000-1500 разных конфигураций. Полученные результаты команда, включающая Теренса Мушо из Университета Западной Виргинии, представила 22 апреля на весенней встрече Общества материаловедов.

Специалисты рассмотрели блоки из 56 атомов 3 типов оксида кобальта, модифицированных никелем и цинком. Они использовали программное обеспечение Quantum ESPRESSO для подсчета физических характеристик каждой конфигурации. Эти свойства были использованы для определения эффективности преобразования материалом тепла в электричество.

По словам исследователей, разработанный метод можно использовать для оценки других термоэлектрических соединений с полупроводниковыми и магнитными свойствами. Определив оптимальный состав, Конеру надеется изготовить пасту, которую буту наносить на оборудование для утилизации вторичного тепла. Система будет стоить менее 500 долл. и значительно уменьшит выбросы парниковых газов.

 

https://pronedra.ru/uchenye-prevratili-vtorichnoe-teplo-v-chistuyu-energiyu-379490.html