طريقة تحويل الحرارة إلى طاقة كهربائية
يمكن توليد طاقة أكثر كفاءة من الحرارة المنبعثة من عوادم السيارات والعمليات الصناعية، هكذا أعلن فريق دولي من العلماء طريقة التقاط الحرارة وتحويلها إلى كهرباء، ويمكن لهذا الاكتشاف، الذي نُشره موقع "Science Daily" نقلاً عن دورية "Science Advances".
جمع الطاقة في درجة حرارة الغرفة
في البداية يقول جوزيف هيرمانز، الأستاذ المشارك في الدراسة، وأستاذ الهندسة الميكانيكية وهندسة الطيران، والحائز على لقب "باحث أوهايو المتميز في تقنية النانو" في جامعة أوهايو ستيت: "بفضل هذا الاكتشاف، سيُمكن توليد طاقة كهربائية من الحرارة أكثر مما يتم إنتاجه حالياً. إنه أمر لم يكن أحد يتصوره ممكناً حتى الآن".
يعتمد هذا الاكتشاف على جسيمات دقيقة تُسمى البارامغناطيسات، وهي جسيمات ليست مغناطيسات بالمعنى الحرفي، ولكنها تحمل بعض التدفق المغناطيسي. إنه أمر بالغ الأهمية، لأن المغناطيسات، عند تسخينها، تفقد قوتها المغناطيسية وتصبح مادة بارامغناطيسية. يُنتج تدفق المغناطيسية، أو ما يُسميه العلماء "اللف المغزلي"، نوعاً من الطاقة يُسمى الطاقة الكهروحرارية الناتجة عن سحب الماغنونات، وهي ظاهرة لم يكن بالإمكان استخدامها، حتى هذا الاكتشاف، لجمع الطاقة في درجة حرارة الغرفة.
ويضيف هيرمانز: "كان الاعتقاد السائد سابقاً أنه عند تسخين مادة مغناطيسية مسايرة، لا يحدث شيء، لكننا وجدنا أن هذا غير صحيح. ما اكتشفناه هو طريقة جديدة لتصميم أشباه الموصلات الكهروحرارية، وهي مواد تُحوّل الحرارة إلى كهرباء، المواد الكهروحرارية التقليدية التي استخدمناها خلال العشرين عاماً الماضية تقريباً غير فعّالة وتُنتج طاقة ضئيلة، لذا فهي ليست شائعة الاستخدام. يُغيّر الاكتشاف [الجديد] هذا الفهم".
بارامغناطيسات لحصد الحرارة
تُعدّ المغناطيسات عنصراً أساسياً في جمع الطاقة من الحرارة، حيث إنه عند تسخين أحد جانبي المغناطيس، يصبح الجانب الآخر - الجانب البارد - أكثر مغناطيسية، مما يُنتج اللف المغزلي الذي يدفع الإلكترونات في المغناطيس ويُولد الكهرباء.
لكن المفارقة تكمن في أن المغناطيسات، عند تسخينها، تفقد معظم خصائصها المغناطيسية، متحولةً إلى مواد بارامغناطيسية - أو "مغناطيسات شبه مغناطيسية، لكنها ليست مغناطيسية تماماً"، كما يسميها هيرمانز. يعني ذلك أنه حتى هذا الاكتشاف، لم يفكر أحد في استخدام البارامغناطيسات لحصد الحرارة، لأن العلماء كانوا يعتقدون أنها غير قادرة على جمع الطاقة.