زمانی که دسته خاصی از مواد به نام مواد ترموالکتریک با یک گرادیان دما مواجه می‌شوند، حرکت حامل‌های بار در آنها از طرف گرم به طرف سرد منجر به تولید جریان الکتریکی می‌شود و زمانی که یک بار الکتریکی در عرض این مدار جریان می‌یابد، مقداری توان مفید در پاسخ به گرادیان دمای اعمال‌شده می‌تواند تولید شود.
از این خاصیت مواد ترموالکتریک می‌توان استفاده کرد و از اختلاف دما بین دو طرف یک پنجره، الکتریسیته تولید کرد. اما مواد ترموالکتریک ترسیب‌شده روی یک طرف پنجره تنها تحت تأثیر دمای همان طرف خواهند بود، در حالی که دما در طرف مقابل پنجره این مواد ترموالکتریک را تحت تأثیر قرار نخواهد داد. به عبارت دیگر، هیچ گرادیان دمایی روی این مواد ترموالکتریک اعمال نشده و بنابراین توانی تولید نخواهد شد.
محمد مصطفی حسین، رهبر این تیم تحقیقاتی می‌گوید: ما برای تبدیل پنجره‌های شیشه‌ای به ژنراتورهای ترموالکتریک با ترسیب مواد ترموالکتریک در سرتاسر شیشه بجای ترسیب آنها روی یک طرف آن، ایده جدیدی ارائه کردیم. در این حالت، دو محیط دمایی طرفین پنجره، می‌توانند بطور همزمان مواد ترموالکتریک را تحت تأثیر قرار دهند و گرادیان دمایی برای تولید توان اعمال کنند.
با این حال، در خصوص ترسیب مواد ترموالکتریک در سرتاسر تمام ضخامت شیشه پنجره که می‌تواند حدود 5 میلی‌متر باشد، چالشی وجود دارد. تکنیک‌های ترسیب میکروساخت مرسوم از قبیل اسپاترینگ، تبخیر پرتوی الکترونی و ترسیب الکتروشیمیایی نمی‌توانند به چنین ضخامتی برسند.
مصطفی‌حسین می‌افزاید: گروه ما برای غلبه بر این چالش از ستون‌های ترموالکتریکی نانوساختاری به طول 5 میلی‌متر استفاده کرد. برای ایجاد این ستون‌های نانوساختار، درون حفره‌هایی که در سرتاسر پنجره شیشه حکاکی شده بودند، نانوپودر‌های آلیاژی برای درج بدون درز با پرس گرم فشرده شدند.
این محققان با استفاده از این روش توانستند از یک پنجره ترموالکتریک به مساحت 9 مترمربع با گرادیان دمای 20 درجه سانتیگراد بین محیط‌های درونی و بیرونی یک ساختمان، توان تجدیدپذیر بالایی برابر 304 وات تولید کنند.
این محققان، جزئیات نتایج کار تحقیقاتی خود را در مجله‌ی Scientific Reports منتشر کرده‌اند.
منبع: iran-eng
فرم درخواست انجام پروژه