Vinamilk

Nguyên liệu mới phá kỉ lục thế giới về sản xuất điện năng

(SHTT) - Kỷ lục thế giới về sản lượng điện được sản xuất vừa bị phá vỡ bởi một loại vật liệu mới tạo ra dòng điện rất hiệu quả từ chênh lệch nhiệt độ.

Điều này có được nhờ vào hiệu ứng Seebeck hoạt động theo nguyên lý: Nếu có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu của vật liệu như vậy, điện áp điện có thể được tạo ra và dòng điện có thể bắt đầu chảy.

Lượng năng lượng điện có thể được tạo ra ở một mức chênh lệch nhiệt độ nhất định được đo bằng giá trị ZT. Giá trị ZT của vật liệu càng cao thì tính chất nhiệt điện của nó càng tốt.

Nhiệt độ tốt nhất cho đến nay được đo ở các giá trị ZT rơi vào khoảng từ 2,5 đến 2,8. Các nhà khoa học tại Viện nghiên cứu Wien (Vienna) hiện đã thành công trong việc phát triển một loại vật liệu hoàn toàn mới với giá trị ZT từ 5 đến 6, bao gồm một lớp mỏng sắt, vanadi, vonfram và nhôm được áp dụng cho tinh thể silicon.

Vật liệu mới này hiệu quả đến mức nó có thể được sử dụng để cung cấp năng lượng cho các cảm biến hoặc thậm chí các bộ xử lý máy tính nhỏ. Thay vì kết nối các thiết bị điện nhỏ với dây cáp, họ có thể tự tạo ra điện từ chênh lệch nhiệt độ.

Các kết quả mới hiện đã được trình bày trên tạp chí Nature. Giáo sư Ernst Bauer từ Viện Vật lý chất rắn ở TU Wien nói: "Một vật liệu nhiệt điện tốt phải cho thấy hiệu ứng Seebeck mạnh mẽ và nó phải đáp ứng hai yêu cầu quan trọng. Một mặt, nó phải dẫn điện tốt; mặt khác, nó phải dẫn nhiệt kém. Đây là một thách thức vì tính dẫn điện và dẫn nhiệt thường liên quan chặt chẽ với nhau".

1

 

Tại Phòng thí nghiệm Nhiệt điện Christian Doppler, do Ernst Bauer thành lập tại Wien năm 2013, các vật liệu nhiệt điện khác nhau cho các ứng dụng khác nhau đã được nghiên cứu trong vài năm qua.

Chính việc nghiên cứu này đã phát hiện ra một loại vật liệu đặc biệt đáng chú ý được tạo ra từ sự kết hợp của sắt, vanadi, vonfram và nhôm. Ernst Bauer nói: "Các nguyên tử trong vật liệu này thường được sắp xếp theo một mô hình đều đặn nghiêm ngặt trong cái gọi là mạng tinh thể lập phương tâm diện".

"Tất nhiên, một lớp mỏng như vậy không thể tạo ra một lượng năng lượng đặc biệt lớn, nhưng nó có lợi thế là cực kỳ nhỏ gọn và dễ thích nghi", Ernst Bauer nói. "Chúng tôi muốn sử dụng nó để cung cấp năng lượng cho các cảm biến và các ứng dụng điện tử nhỏ".

Nhu cầu về các máy phát điện quy mô nhỏ như vậy đang tăng lên nhanh chóng: Trong "kỷ nguyên Internet", ngày càng có nhiều thiết bị được liên kết với nhau trực tuyến để có thể tự động phối hợp hành vi của chúng với nhau.

Điều này đặc biệt hứa hẹn cho các nhà máy sản xuất trong tương lai, nơi một máy phải kết hợp linh hoạt với máy khác.

Bauer nói: "Nếu bạn cần một số lượng lớn cảm biến trong một nhà máy, bạn không thể kết nối tất cả chúng lại với nhau. Thông minh hơn là các cảm biến có thể tự tạo ra năng lượng bằng một thiết bị nhiệt điện nhỏ".

Nguyên Mừng