GreenTech-BG

Българският сайт за зелени технологии

Открит е нов физичен феномен – термовълни създават елекричество

March 8, 2010


Вчера в Nature Materials беше публикувано научно съобщение от изследователски екип от MIT, относно нов физичен феномен, свързан с генериране на електричество от термични вълни.

Термичните вълни, движещи се по протежение на нанотръбички, могат да задвижат и електрони, предизвиквайки по този начин протичане на електрически ток. Най-важният елемент тук е същността на нанотръбичките – това трябва да бъдат кухи тръбички, чиите стени представляват решетка от въглеродни атоми. Ние сме разказвали вече за buckyballs и графена, които са обект на интензивни изследвания в последните години.

В новият експеримент всяка електро и термо-проводима тръбичка се покрива със слой от реактивно гориво, което генерира топлина при изгаряне. Това гориво се запалва с помощта на високоволтова искра или лазер, в резултат на което се получава бързо движеща се термична вълна по дължината на нанотръбичката. Топлината, движеща се в кухината, има скорост хиляди пъти по-голяма от скоростта, с която се движи в самото гориво. Скоростта на движещия се пръстен от топлина е 10 000 пъти по-голяма от нормалната скорост, с която се разпространява химичната реакция. Това нагряване задвижва електрони по протежение на тръбичката, като създава значително протичане на електричество.

„Combustion waves“ са обект на изследвания от повече от 100 години – посочва Michael Strano – професор по инженерна химия и ръководител на научния колектив — но досега никой не е предсказал и показал, че тези вълни могат да бъдат направлявани в нанотръбички или нанонишки и да доведат до протичане на електричество в тях.

Още при първоначалните експерименти екипът бил изненадан от големината на пиковата мощност, създавана от термичните вълни. При по-нататъшните експерименти било измерено генериране на енергия, която съотнесена към теглото на материала е 100 пъти повече в сравнение с еквивалнтно количество материал в литиево-йонните батерии.

Количеството енергия, която се освобождава, значително надвишава количеството, очаквано на база на термоелектрическите модели на процеса. Много полупроводникови материали могат да произвеждат електричество при нагряване в резултат на т.нар. Seebeck-ефект, но той е изключително слаб при въглерода. „Тук обаче се случва нещо друго – обяснява Michael Strano – нарекохме го „electron entrainment“, тъй като част от генерираното електричество се увеличава заедно с увеличаване скоростта на вълната“.

Термичната вълна изглежда понася носителите на заряд – и електроните, и електронните дупки – както морските вълни увличат и носят на повърхността си различни предмети. Именно това е причината за значителното количество електричество, произвеждано от системата.

Поради факта, че това е съвсем ново откритие, сега е трудно да се предскаже какви са потенциалните сфери на приложение. Вероятно една от областите, където може да се използва е създаването на ултра-микроскопични електронни устройства – например устройства с размерите на оризово зърно, които да се имплантират в тялото, или сензори за контрол на околната среда, които да се разпространяват като прах във въздуха.

На теория подобни устройства биха запазили своята енергия безкрайно, за разлика от батериите, които постепенно се изхабяват, дори и да не се използват. Освен това въпреки, че нанотръбичките са малки, те биха могли да се използват в снопове, така че да захранват по-големи устройства.

Използването на различни покрития би могло да доведе до създаване на осцилиращ фронт на термичната вълна, така че да се получи променлив ток. Това ще даде възможност за използване в доста по-широк кръг от приложения, тъй като променливият ток е в основата на радиовълните, използвани в съвременните мобилни телефони. Подобни осцилации засега са още само прогноза и предстои да бъдат демонстрирани на практика.

По материали от: mit.edu

Био на автора: Севдалина Пеева:
Публикувам в Greentech-BG от февруари 2008 с фокус зелени технологии и иновативни решения, които ще помогнат да живеем в един по-чист свят.
Теми: електричество, наноматериали, Нови материали

  1. Peacekeeper
    09 Mar 10
    9:18 am

    Очаквам първият термойонен генератор от типа на Спортния модел, за който знаем от Боб Лазар 😉

    П.П. Токът се движи в обратна посока на електроните. Т.е. по направление на положителните заряди.

  2. Марин Ивановски
    09 Mar 10
    10:17 am

    Само да отбележа – вълните не повличат предмети, теченията и вятъра го правят. Молекулите на водата трептят перпендикулярно на движението на вълната. Ако се съмнявате – проверете във учебника по физика за 10 клас.
    Идеята е добра, притеснява ме как ще се реализира. Само да не направят батерии, които ги палиш, използваш и хвърляш. Надявам се да реализират нещо за многократна употреба.

  3. Joro
    09 Mar 10
    11:24 am

    Интересно.. И странно.. Това ми напомня на няколко неща – в по-широк смисъл принципът му прилича на огнепроводен шнур (или вълновод), нещо което се използва за взривяване от разстояние, но не е нито кабел, нито фитил, нито детониращ шнур, но е за еднократна употеба. Тоест при описаните темератури (особено ако е в кислородна среда) – нещото (една въгл. тръб. или стиковка) би трябвало да се разруши – да изгори бързо та чак с експлозия. Тоест най-лесната му употреба е за бомба с електромагнитен имулс. Или за подобни усройства (мощни импулсни електрогенератори) които най-често се ползват за военни цели. Може би има начи да се направи нещо дето няма да се руши.
    От друга страна откривателите на ефекта са убедени, че това не е ефект на Зеебек (на руски и БГ така се транслитерира), само защото във въглерода бил слаб.. Странна логика, като се има предвид фактът, че за наноматериалите е характерно да показват неприсъщи се елемента от който се състоят свойства. Наночаститци от алуминий, например са силно експлозивни.
    А да и последно за ефектът на Зеебек (Seebeck) – -това е нещото което за мое улеснение наричам неправилно Пелтие ефект. А всъщност е обратният – когато термодвойка (спойка от различни метали, полоупроводници или метал полупроводник) произвежда ток от температурна разлика. При този ефект в металите става точно това – електроните бягат от топлината (тоест поската им съвпада с тази на топлината), но поради различната им скорост при различните метали се получава потанциална разлика – електродвижещо напрежение (ЕДН).
    Как учените са стигнали до извода, че това не е това…

  4. Peacekeeper
    10 Mar 10
    10:00 am

    Не съм запознат с ефекта на Зеебек, само съм чувал. Колкото до топлината – проводниците при по-високи температури проявяват своите съпротивителни сили и електропроводимостта се нарушава (think). Тогава как работи?

  5. Joro
    10 Mar 10
    2:09 pm

    Кое? Ефекта на Зеебек ли? Горе долу както го обясних. Да в метала съпротивлението расте линейно с температурата за близки до стайната температури, но това не противоречи на ефекта. Просто става малко нерентабилно да се ползва метална термодвойка за генератор на ток, но за датчик става (доста точен при това) – термодвойка. И от полупроводник да е, пак тези източници са с ниско КПД


  6. Warning: mysql_query() [function.mysql-query]: Access denied for user 'kafazova'@'localhost' (using password: NO) in /home/kafazova/greentech-bg.net/wordpress/wp-content/plugins/svejo2wp-comments/svejo2wp_comments.php on line 212

    Warning: mysql_query() [function.mysql-query]: A link to the server could not be established in /home/kafazova/greentech-bg.net/wordpress/wp-content/plugins/svejo2wp-comments/svejo2wp_comments.php on line 212
    Rob
    10 Mar 10
    10:17 pm

    Svejo: Ейййй тез ни са умориха 😉 сига и от тая измислица увеличение на тока с накой %който ша го измислят + тази дет плащаме´´зелена енергия´´нали е зелена ма за хората май вече става финансово черна.


  7. Warning: mysql_query() [function.mysql-query]: Access denied for user 'kafazova'@'localhost' (using password: NO) in /home/kafazova/greentech-bg.net/wordpress/wp-content/plugins/svejo2wp-comments/svejo2wp_comments.php on line 212

    Warning: mysql_query() [function.mysql-query]: A link to the server could not be established in /home/kafazova/greentech-bg.net/wordpress/wp-content/plugins/svejo2wp-comments/svejo2wp_comments.php on line 212
    Azivany
    11 Mar 10
    9:36 am

    Svejo: питай за енергията енергото
    там калкулират гениалните сметки
    🙂 (thumb up) 😉

Добавете коментар

XHTML: You can use these tags: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>