Новий спосіб перетворити тепло в корисну енергію

Вловлюючи тепло, яке інакше було б втрачено

Міжнародна група вчених придумала, як уловлювати тепло і перетворювати його в електрику.

Це відкриття, опубліковане минулого тижня в журналі "Наукові досягнення", може створити більш ефективне виробництво енергії за рахунок нагрівання таких речей, як вихлопні гази автомобілів, міжпланетні космічні зонди та промислові процеси.

"Через це відкриття ми повинні мати змогу виробляти більше електричної енергії з тепла, ніж сьогодні", - сказав співавтор дослідження Джозеф Гереманс, професор механічної та аерокосмічної техніки та видатний науковий співробітник Огайо з нанотехнологій в Університеті штату Огайо. "Це те, що досі ніхто не вважав можливим".

Відкриття засноване на крихітних частинках, які називаються парамагнонами - бітами, які не є зовсім магнітами, але несуть певний магнітний потік. Це важливо, оскільки магніти при нагріванні втрачають свою магнітну силу і стають тим, що називається парамагнітним. Потік магнетизму - те, що вчені називають "спінами" - створює такий тип енергії, який називається термоелектричною силою магнона, що до цього відкриття не могло використовуватися для збору енергії при кімнатній температурі.

"Колись було загальноприйнятою думкою, що якщо у вас є парамагніт і ви його нагріваєте, нічого не відбувається", - сказав Гереманс. "І ми виявили, що це неправда. Ми виявили новий спосіб проектування термоелектричних напівпровідників - матеріалів, які перетворюють тепло в електрику. Звичайні термоелектрики, які ми мали протягом останніх 20 років, занадто неефективні і дають нам занадто мало енергії, тому вони насправді не широко використовуються. Це змінює це розуміння ".

Магніти є важливою частиною збирання енергії від тепла: Коли одна сторона магніту нагрівається, інша сторона - холодна сторона - стає більш магнітною, виробляючи спін, який штовхає електрони в магніті і створює електрику.

Парадокс, однак, полягає в тому, що коли магніти нагріваються, вони втрачають більшість своїх магнітних властивостей, перетворюючи їх на парамагніти - "майже, але не зовсім магніти", називає їх Гереманс. Це означає, що до цього відкриття ніхто не думав використовувати парамагніти для збирання тепла, оскільки вчені вважали, що парамагніти не здатні збирати енергію.

Однак дослідницька група виявила, що парамагнони штовхають електрони лише на мільярдну частку мільйонної частки секунди - досить довго, щоб зробити парамагніти життєздатними енергозбиральними комбайнами.

Дослідницька група - міжнародна група вчених із штату Огайо, Університету штату Північна Кароліна та Китайської академії наук (всі вони є рівними авторами в цій статті журналу) - розпочала випробування парамагнонів, щоб перевірити, чи зможуть вони за належних обставин виробляють необхідний спін.

Що вони виявили, сказав Гереманс, це те, що параманьйони насправді виробляють такий спін, який штовхає електрони.

І це, за його словами, може дати змогу збирати енергію.