يمثّل تحويل الحرارة إلى كهرباء خطوة هي الأحدث من نوعها لتأمين الإمدادات، خاصة مع استعمال تقنية فريدة من نوعها عالميًا تعتمد على مركّب كيميائي غير شهير.
ومن شأن تطوير هذه التقنية أن يسمح بتصنيع أجهزة كهربائية-حرارية أكثر كفاءة من نظيرتها الحالية، وخاصة تصنيع السيارات بالاستفادة من حرارة المحركات المُهدَرة.
ووفق متابعة منصة الطاقة المتخصصة (مقرّها واشنطن) لتفاصيل تطوير التقنية، توصَّل باحثون في جامعة طوكيو اليابانية للعلوم إلى إمكان استعمال مركب ثنائي سيليسيد التنغستن (السيليكايد) شبه المعدني في عملية التحويل.
جاء ذلك بعد مجموعة تجارب فيزيائية ونماذج محاكاة حلّلوا خلالها بتحليل خصائص المركب وردّة فعله في ظل التأثير الحراري.
تقنية تحويل الحرارة إلى كهرباء
تعدّ تقنية تحويل الحرارة إلى كهرباء هي الأولى من نوعها لدراسة التأثير الحراري في صناعات عدّة، باستعمال ثنائي سيلسيد التننغستن، في خطوة وُصفت بأنها "إنتاج ثوري" للكهرباء النظيفة.
وينظر العلماء المشاركون في الدراسة إلى مركب "ثنائي سيليسيد التنغستن" بوصفه مصدرًا مهمًا لأجهزة التأثير الحراري الأفقي، القادرة على قياس درجات الحرارة في أجهزة الاستشعار.
ويرى قائد الدراسة "ريوجي أوكازاكي" أن استعمال مركب ثنائي سيليسيد التنغستن في تحويل الحرارة إلى كهرباء ما زال محدودًا حتى الآن، مشيرًا إلى أن التجربة اليابانية هي الأولى من نوعها في تطوير الاعتماد على هذه التقنية.
وخلال مرحلة التجريب، رصد الباحثون الحرارة والمقاومة والقدرة على الربط الكهربائي للمركب، في درجات حرارة منخفضة، ثم ارتفعت تدريجيًا، لاختبار التأثير الحراري الكهربائي.
ولاحظ معدّو الدراسة أن هناك اختلافات في القدرة على توصيل ناقلات الشحنات من عينة لأخرى، وأرجعوا ذلك إلى مشكلات في بنية المركب، وفق ما نشره موقع إنترستنغ إنجينيرنغ.
استعمالات التقنية
تتعدد استعمالات التقنية في صناعات مختلفة، أبرزها الاستفادة من الحرارة التي تولّدها محركات السيارات في إنتاج الكهرباء.
ومن خلال تحويل الحرارة إلى كهرباء يمكن تحسين كفاءة الطاقة، بالإضافة إلى توفير إمدادات الكهرباء المتنقلة، مثل: أجهزة الاستشعار والأقمار الصناعية والأجهزة الكهروحرارية.
وأدخل العلماء تعديلات على التجارب السابقة للتقنية ذاتها، شملت اختبار التوصيل على التوالي للتوصل إلى جهد أعلى في الأجهزة التقليدية، وتَبيّنت عائدات سلبية لهذه الخطوة، إذ ارتفعت المقاومة الكهربائية، ما أدى إلى هدر الإمدادات.
ومقابل ذلك، تتجنب الأجهزة الكهروحرارية (العرضية غير التقليدية) -وفق التقنية الحديثة- هذا الهدر، إذ تولّد الكهرباء عموديًا ما ينتج عنه عملية تحول أكثر كفاءة.
ويمكن القول، إن هذه التقنية تكتسب أهميتها من القدرة على قياس درجة الحرارة ومدى التدفق الحراري، حسب موقع "فيز أورج" المعني بالتقنيات الحديثة.
ويعمل التأثير الحراري الكهربائي العرضي باستعمال مركب ثنائي سيليسيد التنغستن، وتحرز الدراسة تقدمًا في إثبات نظريات تحويل الحرارة إلى كهرباء بكفاءة ومستقبل مستدام.
الانتقال إلى الطاقة النظيفة
أظهرت تفاصيل الدراسة اليابانية أن الانتقال إلى الطاقة النظيفة قد يتلقى دعمًا من تقنية تحويل الحرارة إلى كهرباء، إذ يعوّل عليه الباحثون في تعزيز كفاءة الطاقة المستدامة.
ومع تطبيقها في الصناعات الرئيسة والنقل والأقمار الصناعية، تترسخ استعمالات التقنية في قطاع النظيفة، مع الاستفادة من الحرارة المُهدرة خلال العمليات اليومية، طبقًا لمجلة كليك بترول غاز.
وفي الأجهزة والقطاعات الكهروحرارية تكون تقنية تحويل الحرارة إلى كهرباء أكثر سهولة، إذ يُعاد استعمال الحرارة المُهدرة خلال العمليات التصنيعية ومن محركات السيارات لإنتاج الكهرباء.
ووفق الدراسة -التي بدأ العلماء العمل بها منذ عام 2022- يمكن بالتركيز على مواصفات مركب ثنائي سيليسيد التنغستن وتطويرها تجنّب سلبيات دراسات التطوير السابقة.
ويُترجَم ذلك في صورة تطبيقات الأجهزة والتأثير الكهروحراري المكتشف حديثًا.
موضوعات متعلقة..
اقرأ أيضًا..
المصادر:
- تحويل الحرارة إلى كهرباء باستعمال ثنائي سليسيد التنغستن، من مجلة إنترستنغ إنجينيرنغ.
- الصناعات المستفيدة من التقنية، موقع فيز أورج.
- دور التقنية في دعم انتقال الطاقة، كليك بترول غاز.
