2019-05-03
هل تشعر بالحرارة التي تنبعث من هاتفك المحمول أثناء استخدامه؟ هل تنظر باستمرار إلى عداد حرارة سيارتك الذي يُخبرك بمستويات حرارة مُحرك السيارة؟
تُشير التقديرات إلى أن 60 في المئة من الطاقة التي تُستخرج من الوقود تضيع بسبب الحرارة المنبعثة أثناء عملية التشغيل.. لكن؛ هل من الممكن تحويل تلك الحرارة إلى طاقة كهربائية يُمكن استخدامها مرة أخرى؟
يقول العلماء إن ذلك الأمر مُمكن بكل تأكيد، لكن تبقى العقبة الرئيسة هي تكلفة تلك الطاقة، فلا يوجد أسلوب فعال أو مولد للطاقة الحرارية الكهربائية رخيص الثمن.
على الرغم من التطبيقات الكثيرة والفوائد الكبيرة التي يُمكن حصدها من وجود تلك المولدات، خاصة بالنسبة لسفن الفضاء التي لا يُمكن أن تتزود بالوقود أثناء رحلتها، إلا أن تحويل الحرارة إلى كهرباء أعلى تكلفة من إنتاج الكهرباء حتى باستخدام الخلايا الشمسية.
ويعالج بحث جديد نُشر أخيراً أمر التكلفة المهولة لتحويل الحرارة إلى كهرباء، بعد أن تمكن علماء من جامعة تكساس من التقاط الحرارة المنبعثة أثناء دوران مُحرك لتوليد الكهرباء عن طريق تسخير الحركة الميكانيكية للإلكترونات في المواد المستقطبة.
وفي فيزياء الجسيمات، يُعد دوران الإلكترونات شكلاً جوهرياً من أشكال الزخم الزاوي الذي تحمله الجسيمات الأولية والجزيئات المركبة «الهدرونات»، وقام الباحثون في الماضي بإثبات أنه يمكن توليد جهد كهربائي عن طريق تسخير الحركة الدورانية للإلكترونات من خلال آلية تُعرف باسم «تأثير الدوران»، وهذا يعني أن دوران الإلكترون عند ملامسة قضبان من المعدن متصلة بمواد مغناطيسية يُمكن أن يولد الكهرباء.
في تلك الدراسة؛ قام الباحثون بتعريض مادة «أكسيد الكوبلت» للحرارة التي تخرج من المحرك في صورة طاقة مهدرة.
وتتمتع مواد أكاسيد الكوبلت بقدرة فريدة على الاختلاط مع النيكل والنحاس والمنجنيز والزنك، والتي تمتلك خصائص مغناطيسية يُمكن أن تزيد من الفصل بين الإلكترونات التي تدور حول نفسها دوراناً مغزلياً؛ ما يُحسن تحويل الحرارة إلى كهرباء.
وتتميز أكاسيد الكوبلت بكونها موصلاً كهربائياً جيداً؛ إلا أنها في الوقت ذاته لا توصل الحرارة، وبالتالي؛ عندما تتعرض تلك المواد لحرارة عالية؛ تقوم الإلكترونات داخلها بالدوران حول نفسها؛ وحين تتحد أكاسيد الكوبلت المتعرضة للحرارة مع معدن كالزنك أو المنجنيز، تتولد خصائص مغناطيسية تجعل دوران الإلكترونات وسيلة من وسائل توليد الكهرباء.
وأهم ما تتسم به تلك الوسيلة هو البساطة، علاوة على انخفاض التكلفة، والقدرة الكبيرة على تحويل الحرارة المهدرة إلى كهرباء، إذ يُمكن عن طريق استخدامها إنارة مصباح صغير من الحرارة المنبعثة من معالج كومبيوتر متوسط السرعة والحجم.
تُشير التقديرات إلى أن 60 في المئة من الطاقة التي تُستخرج من الوقود تضيع بسبب الحرارة المنبعثة أثناء عملية التشغيل.. لكن؛ هل من الممكن تحويل تلك الحرارة إلى طاقة كهربائية يُمكن استخدامها مرة أخرى؟
يقول العلماء إن ذلك الأمر مُمكن بكل تأكيد، لكن تبقى العقبة الرئيسة هي تكلفة تلك الطاقة، فلا يوجد أسلوب فعال أو مولد للطاقة الحرارية الكهربائية رخيص الثمن.
على الرغم من التطبيقات الكثيرة والفوائد الكبيرة التي يُمكن حصدها من وجود تلك المولدات، خاصة بالنسبة لسفن الفضاء التي لا يُمكن أن تتزود بالوقود أثناء رحلتها، إلا أن تحويل الحرارة إلى كهرباء أعلى تكلفة من إنتاج الكهرباء حتى باستخدام الخلايا الشمسية.
ويعالج بحث جديد نُشر أخيراً أمر التكلفة المهولة لتحويل الحرارة إلى كهرباء، بعد أن تمكن علماء من جامعة تكساس من التقاط الحرارة المنبعثة أثناء دوران مُحرك لتوليد الكهرباء عن طريق تسخير الحركة الميكانيكية للإلكترونات في المواد المستقطبة.
وفي فيزياء الجسيمات، يُعد دوران الإلكترونات شكلاً جوهرياً من أشكال الزخم الزاوي الذي تحمله الجسيمات الأولية والجزيئات المركبة «الهدرونات»، وقام الباحثون في الماضي بإثبات أنه يمكن توليد جهد كهربائي عن طريق تسخير الحركة الدورانية للإلكترونات من خلال آلية تُعرف باسم «تأثير الدوران»، وهذا يعني أن دوران الإلكترون عند ملامسة قضبان من المعدن متصلة بمواد مغناطيسية يُمكن أن يولد الكهرباء.
في تلك الدراسة؛ قام الباحثون بتعريض مادة «أكسيد الكوبلت» للحرارة التي تخرج من المحرك في صورة طاقة مهدرة.
وتتمتع مواد أكاسيد الكوبلت بقدرة فريدة على الاختلاط مع النيكل والنحاس والمنجنيز والزنك، والتي تمتلك خصائص مغناطيسية يُمكن أن تزيد من الفصل بين الإلكترونات التي تدور حول نفسها دوراناً مغزلياً؛ ما يُحسن تحويل الحرارة إلى كهرباء.
وتتميز أكاسيد الكوبلت بكونها موصلاً كهربائياً جيداً؛ إلا أنها في الوقت ذاته لا توصل الحرارة، وبالتالي؛ عندما تتعرض تلك المواد لحرارة عالية؛ تقوم الإلكترونات داخلها بالدوران حول نفسها؛ وحين تتحد أكاسيد الكوبلت المتعرضة للحرارة مع معدن كالزنك أو المنجنيز، تتولد خصائص مغناطيسية تجعل دوران الإلكترونات وسيلة من وسائل توليد الكهرباء.
وأهم ما تتسم به تلك الوسيلة هو البساطة، علاوة على انخفاض التكلفة، والقدرة الكبيرة على تحويل الحرارة المهدرة إلى كهرباء، إذ يُمكن عن طريق استخدامها إنارة مصباح صغير من الحرارة المنبعثة من معالج كومبيوتر متوسط السرعة والحجم.