دانشمندان با تنگستن دی‌سیلیسید گرما را به برق تبدیل کردند

دیجیاتو: اولین بار است که از تنگستن دی‌سیلیسید (با فرمول WSi۲) برای تبدیل گرما به الکتریسیته استفاده کردند که می‌تواند دستگاه‌های ترموالکتریک را کارآمدتر و بازده انرژی را در کاربردهای مختلف متحول کند.

این دستاورد محققان دانشگاه علوم توکیو نشان‌دهنده اولین تبدیل ترموالکتریک (گرمابرقی) عرضی در WSi۲ است که راه را برای دستگاه‌های ترموالکتریک کارآمدتر هموار می‌کند.

تبدیل گرما به الکتریسیته با تنگستن دی‌سیلیسید

مواد ترموالکتریک که گرما را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند، نقش مهمی در جذب گرمای تلف‌شده و تبدیل آن به انرژی قابل‌استفاده دارند. این مواد به‌ویژه در صنایع و وسایل نقلیه‌ای که موتور آنها گرمای زیادی تولید می‌کند، مفید هستند.

دستگاه‌های ترموالکتریک سنتی موازی ولتاژی را در جهت جریان گرما تولید می‌کنند. این دستگاه‌ها بر ۲ نوع ماده موازی نوع p و نوع n متکی هستند که ولتاژهایی را در جهت مخالف تولید می‌کنند. دستگاه‌ها هنگامی که به‌صورت سری متصل می‌شوند، ولتاژ قوی‌تری خواهند داشت اما این پیکربندی تعداد نقاط تماس را افزایش می‌دهد و منجر به مقاومت الکتریکی و اتلاف انرژی می‌شود.

در مقابل، دستگاه‌های ترموالکتریک عرضی (TTE) الکتریسیته عمود بر جریان گرما تولید می‌کنند و نقاط تماس کمتری دارند تا تبدیل انرژی به‌شکل کارآمدتری امکان‌پذیر شود. در این دستگاه‌ها از موادی با خواص موسوم به «قطب رسانایی وابسته به محور» (ADCP) استفاده می‌شود. این مواد بارهای مثبت (نوع p) را در یک جهت و بارهای منفی (نوع n) را در جهت دیگر هدایت می‌کنند. باوجود پتانسل زیاد این نوع مواد، تاکنون زیاد بررسی نشده‌اند.

اکنون محققان ژاپنی در پژوهش جدید تمرکز خود را روی تنگستن دی‌سیلیسید گذاشته‌اند که خاصیت ADCP دارد. محققان خواص WSi2 را از طریق آزمایش‌های فیزیکی و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری تجزیه‌وتحلیل کردند. آنها دریافتند WSi2 ساختار منحصربه‌فردی دارد؛ به‌عبارتی، نتایج پژوهش محققان نشان می‌دهد تنگستن دی‌سیلیسید نامزد امیدوارکننده‌ای برای دستگاه‌های ترموالکتریک عرضی است.