الباحثون يطوِّرون مادةً جديدةً لتحويل حرارة النفايات إلى كهرباء !
طوَّر #الباحثون مادةً جديدةً بإمكانها حبس حرارة النفايات (الحرارة المنبعثة من عوادم السيارات أو من المداخن الصناعيّة التي تُمتص من قِبل الغلاف الجوي) وتحويلها إلى كهرباء.
وتدعى بـ (المواد الحرارية) وهي تولّد طاقةً أكثر أربع مراتٍ من المواد المماثلة، وقال الفريق المسؤول: <<من الممكن أن تستخدم لتعزيز الأميال في السيارات أو ضخ الطاقة مرةً أُخرى في محطات توليد الطاقة باستخدام النفايات الخاصة بها>>.
وصرّح الباحثون بأن معظم الطاقة الداخلة في #الصناعة يتم فقدها على شكل حرارة النفايات، وإن تحويل بعض من حرارة النفايات إلى طاقةٍ كهربائيةٍ مفيدةٍ من شأنه أن يؤدي إلى الحد من استهلاك الوقود الأحفوري وانبعاثات ثاني أكسيد الكربون (CO2).
ويتكون #المُركب الجديد من النيوبيوم والحديد، والأنتيمون، والتيتانيوم، وتنتج باستخدام تقنيةٍ تُسمى (الضغط الساخن) وهي استخدام الضغط الهيدروليكي لتقديم مستوياتٍ عاليةٍ من الحرارة والضغط للمادة.
فقد وجد فريقٌ من جامعة هيوستن أنه عندما تُطبق درجات حرارةٍ عاليةٍ للغاية على موادها الجديدة، نحو 2000 درجة فهرنهايت، أو 1093 درجة مئوية، عندها سيكون قادرًا على إنتاج مصادر للطاقة مرتفعةٍ بشكلٍ غير عاديٍّ.
ومعامل القدرة فى هذه المادة هو نسبة القوة المستمدة من إمدادات التيار الكهربائي مقابل القوة التي تستهلك في الواقع.
المواد ذات عامل القدرة [1] ، أي إنها تستهلك كل الطاقة التي تستمدها من المصدر، ولكن هذه المواد الجديدة لديها معامل القدرة [55].
ويقول قائد فريق الباحثين تشى فنغ رن (Zhifeng Ren): <<إن عامل القدرة 40 يُعتبر جيدًا لأن معظم المواد الحرارية لديها عامل قدرةٍ 20 أو 30>>.
تُنتج المواد الحرارية #الكهرباء من خلال توجيه تدفق تيار الحرارة من منطقةٍ أكثر دفئًا إلى منطقةٍ أكثر برودةً، وتحويل الفرق في درجة الحرارة إلى جهدٍ.
وللحصول على ذلك الجهد من الكهرباء الحرارية يجب أن تكون الموصلات الكهربية جيدةً والموصلات الحرارية فقيرةً والتي تستنزف التأثير.
ولسوء الحظ فإن المواد الجيدة التوصيل للكهرباء والحرارة تسير جنبًا إلى جنبٍ، وقد ثبت أنه من الصعب إيجاد المواد التي لديها #الكفاءة الحرارية العالية، وتُمثَّل هذه الخاصية عند العلماء بالرمز (ZT).
وتشير قيمة (ZT) إلى مدى كفاءة المواد الحرارية الخاصة بتحويل حرارة النفايات إلى طاقة، فعلى سبيل المثال، إذا استمدت المواد [100] واط من الحرارة وأنتجت [10] واط من الكهرباء، فيكون لديه معدل كفاءةٍ 10٪.
ويمكن لأكثر المواد الحرارية كفاءةً في #العالم أن تبلغ الآن مستوى ZT) 2.6).
تعتبر قيمة ZT 3 مؤشرًا للقيمة التجارية للمادة الحرارية ومازال أمامنا طريقٌ طويلٌ لإمتلاك موادٍ فعّالةٍ بما فيه الكفاية لتغيير سوق الطاقة.
ولكن الفريق من هيوستن يقول: <<ربما بالغنا في الاعتماد على قيمة (ZT) كمقياسٍ لنجاح المادة الحرارية، لأن ذلك لا يضمن فعليًا إنتاج الطاقة العالية على أي حال>>.
في حين أن المواد التي ليس لديها سوى (ZT 1.4)، يمكنها توليد نحو 22 واط لكل سنتيمتر مربع، مسجلةً ارتفاعًا نحو أربع مراتٍ من 5 أو 6 واط تنتج فى العادة.
ويقول رن (Ren) في بيانٍ صحفيٍّ أن السعي من أجل ( ZT ) عالية كان محور اهتمام المجتمع الحراري بأكمله، ومع ذلك فإن الكفاءة في التطبيقات العملية ليست هي مصدر القلق الوحيد.
فالكثافة العالية لإنتاج #الطاقة لا تقل أهميةً عن الكفاءة عندما تكون قدرة المصدر الحراري ضخمةً، مثل حرارة الشمس، أو عندما تكون تكلفة مصدر الحرارة ليست كبيرةً، كما هو الحال في حرارة نفايات #السيارات أو صناعة الصلب على سبيل المثال.
أنشأ رن (Ren) بالفعل شركةً تدعى (APower) في محاولةٍ لجعل المواد الجديدة جاهزةً للتسويق.
ونأمل أن تكون هذه خطوةٌ في الاتجاه الصحيح للمواد الحرارية، لأن 90٪ من الكهرباء في العالم يتم توليدها من الطاقة الحرارية، ونحو ثلثين من هذه الطاقة يضيع على شكل حرارة النفايات، وهذا قدرٌ كبيرٌ من الكهرباء يمكن أن نستفيد منه.
المصدر: هنا
رابط المنشور على صفحتنا
.
