Американские физики нашли способ превращать тепло в электрический ток с очень высокой эффективностью при температурах, близких к абсолютному нулю, теперь можно будет создавать «вечные» электрогенераторы, в тысячи раз производительнее существующих сегодня устройств, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature.
В начале 19 века немецкий физик Томас Зеебек открыл так называемый термоэлектрический эффект. В своих опытах Зеебек случайно обнаружил, что пластинки из двух разных металлов способны вырабатывать ток в том случае, если их температуры отличаются и они соединены проводником. Данный феномен – эффект Зеебека – в настоящее время используется при конструкции термодатчиков. Кроме того, данный эффект пытаются приспособить для превращения остаточного тепла на промышленных предприятиях в электрический ток.
Группа ученых под руководством Джозефа Хэрэманса (Joseph Heremans) из университета штата Огайо в городе Коламбус (США) изучала так называемый спиновый эффект Зеебека, особую разновидность термоэлектрического эффекта, возникающую в ферромагнетиках — металлах и сплавах, обладающих магнитными свойствами.
Как объясняют физики, ферромагнетики содержат в себе две группы электронов, обладающих разным спином – квантовой характеристикой электрона. Скорость движения и другие физические свойства частиц зависят от спина. Из-за этого при появлении разницы в температуре внутри ферромагнетика возникает любопытный эффект – в нем появляются два «канала», по каждому из которых двигаются электроны с разным спином. Разная скорость движения частиц позволяет превращать поток электронов с разным спином в электрический ток.
 |
Хэрэманс и его коллеги обнаружили, что данный эффект возможен не только в ферромагнетиках, но и в других типах проводников, изучая свойства полупроводникового сплава индия и олова.
В ходе своих экспериментов авторы статьи выяснили, что внешнее магнитное поле превращает фрагменты полупроводника в преобразователь тепла в электричество, если температура окружающей среды близка к абсолютному нулю. По расчетам физиков, напряжение тока увеличивается на восемь милливольт при повышении разницы в температуре полюсов устройства на один градус Кельвина. Это примерно в тысячу раз больше, чем удавалось достичь на самых эффективных преобразователях тепла на основе ферромагнетиков.
«На самом деле, это новое поколение теплового двигателя. В 18 веке у нас были паровые двигатели, в 19 веке — двигатели внутреннего сгорания, а в 20 веке появились первые термоэлектрические материалы. Теперь мы пытаемся приспособить для этих целей и магнитное поле», – пояснил Хэрэманс.
Физики полагают, что их открытие будет в конечном итоге использовано для создания генераторов, преобразующих тепло в электричество. Такие устройства не будут иметь движущихся и ломающихся частей, благодаря чему они будут работать практически вечно. Тем не менее, до их появления физикам и инженерам предстоит решить массу проблем – пока такие устройства работают только при низкой температуре и в присутствии сильного магнитного поля.
Источник: РИА Новости
Читайте также:
Вентильно-индукторные двигатели в «зеленых» системах
Тибет — идеальный полигон для «зеленых» технологий. А Россия?