علماء يكتشفون طريقة جديدة لتوليد الطاقة الكهربائية من الحرارة

تُظهر تجارب الليزر بالأشعة السينية، أن الضوء الشديد يشوه بنية مادة كهروحرارية بطريقة فريدة ، مما يفتح طريقًا جديدًا للتحكم في خصائص المواد.
والمواد الكهروحرارية ، هي سبائك من المعادن ، أو المركبات الكيميائية ، التي يمكن أن تحول الطاقة الحرارية مباشرة إلى طاقة كهربائية والعكس ، لذا فهي تعد إحدى صور مصادر الطاقة الخضراء والنظيفة.
أقرأ أيضا.. بشهادة العالم.. مصر مركز إقليمي للطاقة النظيفة والمتجددة
وقد اكتشف الباحثون الآن كيفية تغيير التركيب الذري لمادة حرارية عالية الكفاءة ، وهي «سيلينيد القصدير» ، بنبضات مكثفة من ضوء الليزر، حيث تفتح هذه النتيجة طريقة جديدة لتحسين كفاءة المواد الكهروحرارية ، ومجموعة من المواد الأخرى من خلال التحكم في هيكلها، وإنشاء مواد ذات خصائص جديدة مثيرة ، قد لا تكون موجودة في الطبيعة.
وقال Yijing Huang ، وهو طالب الدراسات العليا بجامعة ستانفورد ، والذي لعب دورًا مهمًا في التجارب في مختبر المسرع الوطني SLAC التابع لوزارة الطاقة: "بالنسبة لهذه الفئة من المواد ، يعد هذا أمرًا بالغ الأهمية ، لأن خصائصها الوظيفية مرتبطة بهيكلها"، وأضاف: "من خلال تغيير طبيعة الضوء الذي تضعه ، يمكنك تخصيص طبيعة المادة التي تقوم بإنشائها وبالتي تكوين مواد ومركبات جديدة لم تكن موجودة في الطبيعة من قبل يمكن أن تستخدم في توليد الطاقة الكهربية من الحرارة."
وقد أجريت التجارب على ليزر الإلكترون الخالي من الأشعة السينية التابع ل SLAC ، مصدر Linac Coherent Light Source (LCLS) وتم الإبلاغ عن النتائج في 14 فبراير 2022 ، في Physical Review X وسيتم إبرازها في مجموعة خاصة مخصصة للعلوم فائقة السرعة.
ويقول العلماء، أنه نظرًا لأن الكهروحرارية تحول الحرارة المهدرة إلى كهرباء ، فهي تُعتبر شكلاً من أشكال الطاقة الخضراء ، وقدمت المولدات الكهروحرارية الكهرباء لمشروع هبوط أبولو على سطح القمر، وكان الباحثون يتابعون طرقًا لاستخدامها لتحويل حرارة جسم الإنسان إلى كهرباء لشحن الأجهزة .
وتعتبر مادة «تين سيلينيد» من أكثر المواد الكهروحرارية الواعدة التي تُزرع على شكل بلورات فردية ، وهي رخيصة نسبيًا وسهلة التصنيع، على عكس العديد من المواد الكهروحرارية الأخرى ، كما أن «سيلينيد القصدير» خالٍ من الرصاص ، كما أنها مادة تعد محول حراري أكثر كفاءة ، نظرًا لأنها تتكون من بلورات منتظمة تشبه المكعب ، تشبه تلك الموجودة في الملح الصخري ، فمن السهل نسبيًا صنعها والتلاعب بها.