En ny måde at omdanne varme til energi

Et internationalt team af forskere har fundet ud af, hvordan man kan fange varme og gøre det til elektricitet.

Opdagelsen, offentliggjort i sidste uge i tidsskriftet Videnskab fremskridt , kunne skabe mere effektiv energiproduktion fra varme i ting som biludstødning, interplanetære rumsonder og industrielle processer.

"På grund af denne opdagelse, vi burde være i stand til at få mere elektrisk energi ud af varme, end vi gør i dag, "sagde studieforfatteren Joseph Heremans, professor i mekanik og rumfartsteknik og Ohio Eminent Scholar i nanoteknologi ved Ohio State University. "Det er noget, indtil nu, ingen troede var muligt. "

Opdagelsen er baseret på små partikler kaldet paramagnoner - bits, der ikke helt er magneter, men der har en magnetisk flux. Dette er vigtigt, fordi magneter, ved opvarmning, mister deres magnetiske kraft og bliver det, der kaldes paramagnetisk. En strøm af magnetisme-hvad forskere kalder "spins"-skaber en type energi kaldet magnon-drag termoelektricitet, noget der, indtil denne opdagelse, ikke kunne bruges til at opsamle energi ved stuetemperatur.

"Den konventionelle visdom var engang, at hvis du har en paramagnet, og du opvarmer den, intet sker, "Sagde Heremans." Og vi fandt ud af, at det ikke var sandt. Det, vi fandt, er en ny måde at designe termoelektriske halvledere på - materialer, der omdanner varme til elektricitet. Konventionel termoelektrisk, som vi har haft i løbet af de sidste 20 år, er for ineffektive og giver os for lidt energi, så de er ikke rigtig i udbredt brug. Dette ændrer den forståelse. "

Magneter er en afgørende del af opsamling af energi fra varme:Når den ene side af en magnet opvarmes, den anden side - den kolde side - bliver mere magnetisk, producerer spin, som skubber elektronerne i magneten og skaber elektricitet.

Paradokset, selvom, er, at når magneter bliver opvarmet, de mister de fleste af deres magnetiske egenskaber, forvandle dem til paramagneter-"næsten-men-ikke-helt magneter, "Heremans kalder dem. Det betyder, at, indtil denne opdagelse, ingen tænkte på at bruge paramagneter til at høste varme, fordi forskere troede, at paramagneter ikke var i stand til at opsamle energi.

Hvad forskergruppen fandt, selvom, er, at paramagnonerne kun skubber elektronerne i en milliarddel af en milliontedel af et sekund-længe nok til at gøre paramagneter levedygtige energi-høstere.

Forskergruppen - en international gruppe af forskere fra Ohio State, North Carolina State University og det kinesiske videnskabsakademi (alle er lige forfattere til denne tidsskriftartikel) - begyndte at teste paramagnoner for at se, om de kunne, under de rigtige omstændigheder, producere det nødvendige spin.

Hvad de fandt, Heremans sagde, er det, paramagnoner gør, faktisk, producere den slags spin, der skubber elektroner.

Og det, han sagde, kunne gøre det muligt at opsamle energi.