Isıyı elektrik enerjisine dönüştüren egzotik malzemelerle ilgili termoelektrik araştırmaları California Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılardan büyük bir destek aldı. Çünkü araştırmacılar bu egzotik malzemeleri tanımlamanın en iyi yolunu buldular ve böylelikle potansiyel enerji uygulamaları için bu malzemelerin önü biraz daha açılmış oldu.
APL Materials isimli açık erişimli bir dergide, araştırmacıların “rijit band yaklaşımı” adını verdikleri nispeten basit bir teknik ile daha karmaşık yöntemlere göre bir malzemenin özellikleri daha doğru olarak öngörüde bulunabileceklerini gösterdiler.
Araştırma grubunun lideri CalTech malzeme biliminde öğretim üyesi G. Jeffrey Snyder bu daha basit olan teknik ile verimli termoelektrik malzeme kompozisyonlarını keşfetmek için akıllı mühendislik konseptleri sağladığını araştırmalarıyla elde ettiklerini söyledi.
Termoelektrik malzemelerle enerji üretimi
Termoelektrikler radyoaktif bozonumdan ortaya çıkan ısının elektriğe dönüştürülmesi ile 1950’lerden bu yana uzay araçlarında kullanılmaktadır. Bu malzemelerin alışılmadık sıradışı özellikleri kurşun, bizmut, antimon ve tellür gibi ağır metallerin alaşımlarındaki atomlardaki çok sayıdaki elektronlar arasındaki karmaşık etkileşmelerden meydana gelmektedir.
Hareketli parçası olmadan termoelektrik jeneratörler sessiz ve son derece güvenilirdir. Ayrıca minimum bakım gerektiren jeneratörlerdendir. Ancak, jeneratörler normalden yüzde 10 kadar verimsizdir ve bu jeneratörlerin yapısında kullanılan malzemeler oldukça pahalıdır. Bu tür faktörler uzayaracı gibi niş uygulamalarında termoelektrikler sınırlıdır ve bu jeneratörlerin yaygın kullanımını da engellemektedir.
Son yıllarda ise, artan enerji verimliliği ve karbon olmayan temelli güç üretimi gereksiniminin artması termoelektriklere olan ilgiyi büyük ölçüde artırdı. Bu gelişmeler ile araştırmacılar termoelektrik malzemelerin motorlar ve fabrika fırınları ile üretilen atık ısıdan ucuz elektrik üretebileceklerine inanıyorlar.
Bu ilginin karşılığında bilim insanları bekleyen zorluk ise yüksek termoelektrik verimliliğini sağlayacak şekilde kristal büyüklüğü, katkı maddeleri ve alaşım oranları ile ilgili seçimlerdir. Bir çok kombinasyondan oluşan bu seçimlerin hangi şekilde olacağını belirlemeyi ise bilim insanları gelecek vaat edici malzemeleri teorik hesaplamalar gerçekleştirmeye çalışıyorlar.
Bu habere konu olan çalışmada da daha önce kullanılan süper hücre tekniği yerine rijit band yaklaşımı tekniği ile yapılan hesaplamaların termoelektrik malzemelerin özelliklerinin daha iyi ortaya konulabildiğini araştırmacılar buldular. Bunun neticesinde de yüksek verimli termoelektrik malzemelerin geliştirilmesi bekleniyor.
Gökhan Atmaca, MSc. twitter.com/kuarkatmaca | facebook.com/anadoluca
Kaynak:
http://phys.org/news/2013-06-exotic-alloys-potential-energy-applications.html
