Nový materiál zlomil rekord v přeměně tepla na elektřinu  
Vrstva železa, vanadu, wolframu a hliníku, která je potažená na krystalu křemíku, funguje jako nevídaný termoelektrický generátor. Pozoruhodný materiál je natolik účinný, že by mohl díky tepelným rozdílům pohánět senzory nebo malá elektronická zařízení. Vyloženě se nabízí jeho uplatnění v Internetu věcí.
Ernst Bauer. Kredit: TU Wien.
Ernst Bauer. Kredit: TU Wien.

Termoelektrické materiály dovedou pozoruhodnou věc. Z tepla vytvoří elektřinu, díky takzvanému Peltier-Seebeckově jevu. K tomu dochází, když jsou na termoelektrickém materiálu místa s rozdílnými teplotami. Rozdíl teplot v takovém případě vede ke vzniku elektrického napětí a proudění elektrického proudu.

 

Množství elektřiny, které může být „vytěženo“ při daném rozdílu teplot, udává hodnota označovaná jako ZT. Čím vyšší je hodnota ZT určitého materiálu, tím jsou lepší jeho termoelektrické vlastnosti. Do této chvíle měly nejlepší známé termoelektrické materiály hodnotu ZT kolem 2,5 až 2,8. Ernst Bauer z Technische Universität Wien (TU Wien) a jeho kolegové teď vyvinuli kompletně nový materiál, jehož hodnota ZT je mezi 5 a 6. Jde o krystal křemíku, který je potažený tenkou vrstvou železa, vanadu, wolframu a hliníku.

 

TU Wien, logo.
TU Wien, logo.

Materiál z vídeňské techniky je tak úžasně efektivní v přeměně tepla na elektřinu, že by mohl bez větší námahy získávat energii pro senzory nebo i malé počítačové procesory. Malá elektronická zařízení by už nebylo nutné připojovat ze zdrojům elektřiny, ale k jejich pohonu by postačily rozdíly teplot, které využívá termoelektrický materiál. Výzkum pozoruhodného materiálu zveřejnil časopis Nature.

 

Jak upozorňuje Bauer, účinný termoelektrický materiál musí splňovat dvě zásadní věci, které je ale dost obtížné skloubit. Jednak musí co nejlépe vést elektrický proud, a zároveň také musí vést co nejhůře vést teplo. Problém je v tom, že vodivost elektřiny a tepla je obvykle blízce spojená. V Bauerově laboratoři již delší dobu studují termoelektrické materiály pro rozmanité aplikace. Výsledkem jejich snažení je zmíněný nový materiál, jehož vlastnosti jsou skutečně podivuhodná.

 

Diagram termoelektrického generátoru. Kredit: Ken Brazier / Wikimedia Commons.
Diagram termoelektrického generátoru. Kredit: Ken Brazier / Wikimedia Commons.

Železo s vanadem, wolframem a hliníkem vytvářejí pěkně pravidelnou krystalickou strukturu. Když je ale taková vrstva umístěna na krystal křemíku, tak se radikálně změní její krystalická i elektronická struktura a představuje směs pravidelně a nepravidelně uspořádaných částí. Díky těmto změnám materiál klade jen velmi malý odpor průchodu elektrického proudu, ale zároveň v něm podstatně poklesne vodivost tepla.

 

Baur připouští, že tenká vrstva takového materiálu nemůže generovat ohromná množství elektřiny. Výhodou jejich materiálu ale zase je, že se může snadno přizpůsobit rozmanitým aplikacím. Přímo se nabízí využití takového materiálu v připravovaném Internetu věcí (IoT). V něm by mělo být propojeno mnoho různých zařízení, jejichž činnost bude nutné navzájem koordinovat. A to nepůjde bez značného množství senzorů a podobných elektronických zařízení, které by nebylo praktické a nejspíš ani možné napájet z klasické elektrické sítě. Proto bude mnohem lepší využít k jejich napájení třeba právě termoelektrický materiál.

Literatura
TU Wien 14. 11. 2019, Nature online 13. 11. 2019.

Datum: 16.11.2019
Tisk článku

Plejádské učení - Clow Barbara Hand
 
 
cena původní: 388 Kč
cena: 334 Kč
Plejádské učení
Clow Barbara Hand
Související články:

Jak získat elektřinu z tepelného záření Země kvantovým tunelováním?     Autor: Stanislav Mihulka (08.02.2018)
Jak vytěžit elektřinu z odpadního tepla?     Autor: Stanislav Mihulka (11.07.2018)
Jak rozsvítit světlo nezměrným chladem vesmíru?     Autor: Stanislav Mihulka (13.09.2019)



Diskuze:

Seebeckuv jev

Mojmir Kosco,2019-11-17 18:27:57

Jaka je účinost tohoto jevu u soucasnych dalkovych sond?

Odpovědět

Chladič

Marek Knápek,2019-11-17 10:15:37

Dobrý den, jak je tento materiál dobrý v opačném zapojení? To znamená když do něj přivedu elektrické napětí, bude vytvářet teplotní gradient (chladit/zahřívat se) lépe než současné materiály?

Marek

Odpovědět

Vhodné pro

Pavel Nedbal,2019-11-16 21:17:21

radioizotopové generátory na sondách pro vzdálená místa sluneční soustavy, kde již klasická fotovoltaika nezvládá (za Jupiterem). Nutno prozkoumat radiační odolnost a životnost oproti stávajícím. Nouzový zdroj energie pro expedice, kde není dostupná elektřina za předpokladu, že hmotnost paliva pro generátor bude menší, než primární el. baterie, nebo skládací fotovoltaika, nebo opravdu v nouzi. Pro velkou energetiku nevhodné. Pro internet věcí - proč?

Odpovědět

...

Jan Balaban,2019-11-16 20:28:54

Odhadujem, že to bude teplejšie miesto ochladzovať a studenejšie miesto zohrievať. Dobré napríklad na napájanie hodiniek - pod remienkom sa bude ruka menej potiť.

Odpovědět


Re: ...

Václav Dvořák,2019-11-17 11:04:38

Dobrý nápad. Nevím jestli by to dokázalo utáhnout výkonnější chytré hodinky např. s GPS, ale minimálně by to prodlouželo dobu než bude potřeba dobíjet. Na jednoduchý fitness náramek s low power BT by to už mohlo stačit.

Odpovědět


Re: ...

Milan Krátký,2019-11-18 07:28:21

https://www.powerwatch.com/

Odpovědět

rozdiel teplôt

Martin Smatana,2019-11-16 17:11:08

Čo v prípade, že prístroj napájaný týmto supermateriálom bude umiestnené v klimatizovanom prostredí s dlhodobo stabilnou teplotou? Nainštalujeme k nemu z jednej strany ohrievač a z druhej strany chladič, pričom tak ohrievač ako aj chladič budú napájané prúdom získaným s nového supermateriálu? Asi som práve vynašiel perpetuum mobile :D

Odpovědět


Re: rozdiel teplôt

Stanislav Kaderabek,2019-11-16 17:28:28

Myslim, ze uz z definice perpetua mobile byste mohl prijit na to, proc to nemuze fungovat. Ale kdyz si jeden konec strcite do nosu (nejstudenejsi cast tela) a druhy do konecniku (nejteplejsi cast), tak mate skvely bioreaktor...

Odpovědět


Re: Re: rozdiel teplôt

Zdenek Mazanec,2019-11-18 12:28:38

:) Tak tohle je vyborny :)

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace