يصنع الفريق بلورات تولد الكهرباء من الحرارة

لتحويل الحرارة إلى كهرباء ، فإن المواد المتاحة بسهولة من المواد الخام غير الضارة تفتح آفاقًا جديدة في تطوير ما يسمى بالمواد “الكهروحرارية” الآمنة وغير المكلفة. يكتسب معدن النحاس الاصطناعي هيكلًا معقدًا وبنية مجهرية من خلال تغييرات بسيطة في تركيبته ، مما يضع الأساس للخصائص المرغوبة ، وفقًا لدراسة نشرت في المجلة. أنجواندت كيمي.

تتكون المادة الاصطناعية الجديدة من النحاس والمنغنيز والجرمانيوم والكبريت ، ويتم إنتاجها من خلال عملية بسيطة إلى حد ما ، كما يشرح عالم المواد إيمانويل جيلمو ، باحث المركز الوطني للبحث العلمي في مختبر كريسمات ، كاين ، فرنسا ، وهو المؤلف المقابل للدراسة. . . “المساحيق يتم خلطها ميكانيكيًا ببساطة عن طريق طحن الكرة لتشكيل مرحلة ما قبل التبلور ، والتي يتم تكثيفها بعد ذلك عند 600 درجة مئوية. يمكن تمديد هذه العملية بسهولة ،” كما يقول.

المواد الحرارية تحول الحرارة إلى كهرباء. هذا مفيد بشكل خاص في العمليات الصناعية أين الحرارة المهدرة يعاد استخدامها كطاقة كهربائية قيمة. النهج المعاكس هو تبريد المكونات الإلكترونية ، على سبيل المثال ، في الهواتف الذكية أو السيارات. يجب ألا تكون المواد المستخدمة في هذا النوع من التطبيقات فعالة فحسب ، بل يجب أن تكون أيضًا غير مكلفة ، وقبل كل شيء ، آمنة للصحة.

لكن، الأجهزة الحرارية تستخدم حتى الآن عناصر باهظة الثمن وسامة مثل الرصاص والتيلوريوم ، والتي توفر أفضل كفاءة تحويل. للعثور على بدائل أكثر أمانًا ، لجأ إيمانويل جيلمو وفريقه إلى مشتقات معادن كبريتيد النحاس الطبيعية. تتكون هذه المشتقات المعدنية بشكل أساسي من عناصر غير سامة وفيرة ، وبعضها له خصائص كهروحرارية.

اليوم ، نجح الفريق في إنتاج سلسلة من المواد الحرارية تظهر تركيبتين بلوريتين في نفس المادة. يقول Emmanuel Guilmeau ، واصفًا اكتشافهم: “لقد فوجئنا جدًا بالنتيجة. عادةً ما يكون لتغيير التكوين تأثير طفيف على بنية هذه الفئة من المواد”.

وجد الفريق أن استبدال جزء صغير من المنجنيز بالنحاس أنتج بنى مجهرية معقدة بنطاقات نانوية مترابطة وعيوبًا وواجهات متماسكة ، مما أثر على خصائص نقل المادة للإلكترونات والحرارة.

يقول إيمانويل جيلمو أن مواد جديدة المنتج مستقر حتى 400 درجة مئوية ، وهو نطاق جيد ضمن نطاق درجة حرارة النفايات في معظم الصناعات. إنه مقتنع ، بناءً على هذا الاكتشاف ، أنه يمكن تصميم مواد كهرو حرارية جديدة وأرخص ثمناً لتحل محل المواد الأكثر إشكالية.