Minesota Üniversitesi Fen Bilimleri ve Mühendislik Fakültesi araştırmacıları,  ısıyı doğrudan elektrik enerjisine çevirecek yeni bir alaşım keşfetti. Devrim niteliğindeki bu enerji dönüşümü metodu şu an gelişiminin ilk aşamalarında; ancak atık ısı kaynaklarından çevre dostu elektrik oluşturma konusunda geniş kapsamlı bir etkiye sahip olabilir.

Araştırmacılar, malzemenin potansiyel olarak arabaların egsozlarından çıkan atık ısıyı yakalamada kullanılabileceğini ifade ediyorlar. Egsoztan çıkan ısı, malzemeyi ısıtarak hibrit araba içindeki bateriyi şarj etmek için gerekli olan elektrik enerjisini üretebilir. Gelecekteki diğer olası kullanım seçenekleri arasında endüstriyel tesislerden ve elektrik santrallerinden atılan ısının ya da okyanuslardaki sıcaklık farkının elektrik üretmek için yakalanması da yer alıyor. Araştırma ekibi, teknolojinin muhtemel ticarileştirilmesi konusunda incelemeler yapıyor.

“Daha önce hiç kullanılmayan, tamamen yeni bir enerji dönüşüm metodu sunması açısından bu araştırma oldukça umut verici.” diye belirtiyor araştırma ekibi başkanı Minesota Üniversitesi uzay mühendisliği ve mekaniği profesörü Richard James. “Aynı zamanda elektrik üretimi için en mükemmel ‘çevre dostu’ yol; çünkü karbondioksit olmadan atık ısıyı kullanıyor.”

Araştırma ekibi malzemeyi üretmek için elementleri atomik düzeyde birleştirerek yeni bir multiferroik alaşım olan Ni₄₅Co₅Mn₄₀Sn₁₀ üretti. Multiferroik malzemeler olağandışı elastik, manyetik ve elektrik özellikleri barındırırlar.  Ni₄₅Co₅Mn₄₀Sn₁₀ alaşımı, katının başka bir katıya dönüştüğü son derece tersinir bir faz dönüşümü geçirerek multiferroik duruma ulaşıyor. Bu faz dönüşümü esnasında alaşımın manyetik özellikleri değişime uğruyor ve enerji dönüşümü cihazında bu özelliklerden faydalanılıyor.

Minesota Üniversitesi laboratuarında yapılan küçük ölçekli uygulama esnasında, araştırmacılar tarafından geliştirilen ve başlangıçta manyetik olmayan yeni malzeme sıcaklık az miktarda arttırıldığı anda aniden güçlü bir manyetik haline geliyor. Bu sırada malzeme ısıyı absorbe ediyor ve çevresindeki bobinde elektrik üretiyor. Isı enerjisinin bir kısmı histeresis adı verilen proses esnasında kaybediliyor. Ekibin kritik keşiflerinden biri, faz dönüşümündeki histeresisi minimize edecek sistematik bir yol. Araştırma, kısa süre önce yeni bilim dergisi Gelişmiş Enerji Malzemeleri’nin (Advanced Energy Materials) ilk sayısında yayınlandı.

Yeni malzemenin ısıtıldığında manyetik hale dönüşümünü gösteren videoyu buradan izleyebilirsiniz http://z.umn.edu/conversionvideo.

Profesor James ile birlikte araştırma ekibinin diğer üyeleri; Minesota Üniversitesi uzay mühendisliği ve mekaniği post-doktora  araştırmacıları Vijay Srivastava, Kanwal Bhatti ve doktora öğrencisi Yintao Song. Ekip aynı zamanda malzemeden ince bir film tabakası elde edebilmek için Minesota Üniversitsi kimya mühendisliği ve malzeme bilimleri profesörü Christopher Leighton ile işbirliği içinde. Bu uygulamayla, örneğin, bilgisayardaki atık ısı elektriğe dönüştürülebilir.

“Bu araştırma, bilim ve mühendisliğin bütün sınırlarını aşıyor.” diyor James. “Mühendislik, fizik, malzeme, kimya, matematik ve daha fazlasını içeriyor. Yeni yollar düşünebilmemiz için üniversitenin fen bilimleri ve mühendislik fakülteleri olarak birlikte çalışmamız gerekti.

Alaşımın ön araştırma finansmanı Multidisipliner Üniversite Araştırma Girişimi (MURI)'nin ABD Deniz Araştırmaları ofisinden aldığı hibeden (California Institute of Technology, Rutgers University, Washington University ve University of Maryland gibi üniversiteler dahil); ön araştırma desteği ise  ABD Hava Kuvvetleri ile Ulusal Bilim Vakfından geldi. Araştırma ayrıca, Minesota Üniversitesi Çevre ve Yenilenebilir Enerji Girişimi tarafından da kısmen desteklendi.

KAYNAK:  http://www.sciencedaily.com/releases/2011/06/110622125706.htm

http://cse.umn.edu/admin/comm/newsreleases/2011_6_21_new-electricity.php