Τα ψυγεία, τα μπόιλερ, ακόμη και οι λάμπες του σπιτιού, αποβάλλουν συνεχώς θερμότητα στο περιβάλλον τους. Αυτή η λεγόμενη απόβλητη θερμότητα θα μπορούσε να μετατραπεί σε ηλεκτρισμό, κάτι που μερικές φορές κάνουν τα εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής και οι μηχανές των αυτοκινήτων. Όμως όταν πρόκειται για οικιακές συσκευές που αποβάλλουν πολύ μικρή θερμότητα, δεν υπήρχε μέχρι σήμερα μια τεχνολογία κατάλληλη για να αξιοποιήσει αυτή τη χαμένη θερμική ενέργεια.
Τώρα, για πρώτη φορά, Κινέζοι ερευνητές, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Science", δημιούργησαν μια καινοτόμο συσκευή που χρησιμοποιεί υγρά για να μετατρέψει τη χαμηλή απόβλητη θερμότητα σε ηλεκτρισμό. Η νέα υπό ανάπτυξη τεχνολογία μπορεί μελλοντικά να τροφοδοτεί μια ηλεκτρισμό αισθητήρες και λάμπες ενός σπιτιού, ακόμη και να φορτίζει μπαταρίες.
Οι επιστήμονες γνωρίζουν εδώ και σχεδόν 200 χρόνια, σύμφωνα με το "Science", ότι ορισμένα υλικά μπορούν να μετατρέπουν τη θερμότητα σε ηλεκτρισμό και ήδη αξιοποιούνται για τη δημιουργία έξτρα ηλεκτρικής ενέργειας στα υβριδικά οχήματα. Πρόκειται για εξειδικευμένους ημιαγωγούς που ονομάζονται θερμοηλεκτρικά υλικά και έχουν μέγεθος ενός μικροσκοπικού επεξεργαστή (τσιπ) υπολογιστή.
Όταν η μία πλευρά του θερμοηλεκτρικού υλικού είναι θερμότερη από την άλλη, θερμότητα και ηλεκτρόνια μετακινούνται από την πιο ζεστή προς την κρύα πλευρά. Συνδέοντας πολλά τέτοια τσιπάκια, οι μηχανικοί μπορούν να παράγουν ένα συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα.
Το «κλειδί» είναι να βρεθούν αγώγιμα υλικά κατάλληλα για τη μεταφορά των ηλεκτρονίων αλλά όχι της θερμότητας, έτσι ώστε να παραμένει μια θερμοκρασιακή διαφορά ανάμεσα στις δύο πλευρές. Τα έως τώρα υπάρχοντα υλικά είναι ακριβά και δουλεύουν σωστά μόνο όταν ανάμεσα στις δύο πλευρές του υλικού υπάρχει μεγάλη διαφορά θερμοκρασίας εκατοντάδων βαθμών Κελσίου, κάτι που όμως τα καθιστά άχρηστα όταν η απόβλητη θερμότητα είναι μικρή, όπως π.χ. από τα ψυγεία.
Για να ξεπεράσουν το πρόβλημα, οι ερευνητές, με επικεφαλής τον φυσικό των υλικών Τζουν Τσου του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Χουατσόνγκ, στράφηκαν στις θερμοκυψέλες, συσκευές που χρησιμοποιούν υγρά αντί για στερεά υλικά, προκειμένου να μεταφέρουν ηλεκτρικά φορτία από την καυτή πλευρά προς την κρύα. Αυτό το επιτυγχάνουν, επιτρέποντας την μετακίνηση φορτισμένων μορίων (ιόντων) αντί για ηλεκτρόνια.
Οι θερμοκυψέλες είναι ικανές να μετατρέπουν μικρές θερμοκρασιακές διαφορές σε ηλεκτρισμό, αλλά παράγουν πολύ λίγο ρεύμα. Οι Κινέζοι επιστήμονες κατάφεραν να βελτιώσουν τη διαδικασία με τη χρήση ενός θαλάμου γεμάτου με ιόντα υγρού σιδηροκυανιδίου, σε συνδυασμό με μια θετικά φορτισμένη οργανική ουσία, το γουανιδίνιο.
Έτσι, η νέα θερμοκυψέλη παράγει πενταπλάσιο ηλεκτρικό ρεύμα και ανοίγει το δρόμο για εμπορικές εφαρμογές. Μια συσκευή με μέγεθος βιβλίου, που περιέχει 20 τέτοιες θερμοκυψέλες, μπορεί να τροφοδοτήσει με ηλεκτρικό ρεύμα λάμπες LED ή ένα ανεμιστήρα, καθώς και να φορτίσει ένα κινητό τηλέφωνο, όπως έδειξαν τα κινεζικά πειράματα.
«Η νέα έρευνα δείχνει πως είναι δυνατό να βελτιωθεί η απόδοση αυτών των συσκευών σε πολύ σεβαστό επίπεδο. Κατά πόσο αυτό πάντως θα είναι αρκετό για να κάνει την τεχνολογία εμπορικά πετυχημένη, μένει να φανεί. Η χαμηλή απόβλητη θερμότητα βρίσκεται παντού, όμως κοστίζει χρήματα για να τη συλλέξει κανείς», δήλωσε ο μηχανολόγος μηχανικός Γκανγκ Τσεν του Πανεπιστημίου ΜΙΤ.
Το επόμενο βήμα θα είναι η περαιτέρω βελτίωση της τεχνολογίας με την προσθήκη άλλων φθηνών υλικών που απορροφούν την μέγιστη δυνατή απόβλητη θερμότητα από τα ψυγεία και άλλες συσκευές.
Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ - Φωτογραφία από Solomon Rodgers από το Pixabay
