Tecnologias termoelétricas podem salvar a arrojar único horizonte sem emissões de carbono
POR CHUN-WAN TIMOTHY LO
Os termômetros são uma encanto subestimada da engenhosidade humana, construída com pedestal na compreensão de alfabeto físicos relativamente ingénuo. Termômetros de mercúrio e álcool dependem do tamanho de líquidos que aumentam ou diminuem em reação às mudanças de têmpera. Em contraste, termômetros infravermelhos sem contato leem a radiação térmica emitida por algum objeto, a começar de frigideiras até o corpo benevolente.
Enquanto termômetros digitais, uma vez que os infravermelhos, são uma descoberta relativamente actual, os outros existem há centenas de anos.
Há, no entanto, outro indivíduo de termômetro do dedo famoso uma vez que termopar. Os termopares são comumente usados em aplicações industriais e aproveitam único fenômeno inato em que o colisão de duas temperaturas diferentes gera manante elétrica. Esse estreia pode ser usado tão para aferir temperaturas quanto, de sistema mais empolgante, para realmente apanhar eletricidade profíquo a elanguescer das mudanças de têmpera cotidianas. Eu faço parcela de uma equipe que trabalha para revir essa tecnologia uma veras rotina.
Termoelétrico
Em 1821, o físico teutónico Thomas Johann Seebeck observou que uma bússola magnética próxima idade desviada por único rotação elétrico selado concluído de dois metais diferentes. Dois anos posteriormente, os físicos Hans Christian Ørsted e Jean Baptiste Joseph relataram que a interação dos dois metais, uma turno conectados em único rotação, havia gerado uma manante elétrica porque único estava mais quente que o outro.
Esse fenômeno físico foi em seguida designado Efeito Seebeck.
Curiosamente, o físico italiano Alessandro Rotação – homenageado no fim “volt” – observou e explicou o mesmo fenômeno em 1794 usando nervos de uma rã morta. Rotação gerou uma manante elétrica usando único cordão de metal, dois copos de chuva (cada único em uma têmpera transtornado) e os nervos da rã uma vez que uma ponte elétrica. Uma figura macabra, todavia que antecipou futuras descobertas científicas.
Empolgados com as posses, os cientistas trabalharam para averiguar as descobertas, criando e colhendo quantidades úteis de manante elétrica simplesmente conectando dois materiais a diferentes temperaturas. Hoje chamamos isso de termoeletricidade, e ainda a utilizamos em contextos bem específicos.
A Nasa aproveitou as vantagens da tecnologia termoelétrica para viagens de exploração espacial profunda, acoplando geradores termoelétricos a matéria radioativo uma vez que combustível.
Os lançamentos usando geradores termoelétricos de radioisótopos incluem o astromóvel Curiosity em Marte, em 2011, o Perseverance, em 2020, e o lançamento projectado do Dragonfly, em 2027, para a lua Titã de Saturno.
Essa tecnologia até mesmo invadiu o globo da agricultura popular, uma vez que produto de seu papel mediano no novela de 2011 – e ulterior filme com o mesmo nome – Desaparecido em Marte
, escrito por Andy Weir.
Mais propínquo de moradia
Cá na Terreno, geradores termoelétricos têm sido usados em áreas remotas para criar eletricidade. Por exemplo, único curto módulo termoelétrico, conectado a único fogão ou aquecedor maneiro, pode carregar seu telefone enquanto você está acampando, às custas do combustível. Isso é exclusivamente único curto exemplo; dispositivos termoelétricos poderiam executar bem mais.
As sociedades humanas geram quantidades excessivas de ardor por via de inúmeros processos, a começar de o decocção e atividades industriais até mesmo o rotina de semblante condicionado e frigoríficação. Posteriormente esses processos serem concluídos, quase todo esse ardor se dissipa sem tomar a eletricidade que poderia guarnecer.
Por exemplo, exclusivamente muro de único terço da pujança produzida em único viatura a gasolina é utilizada, enquanto os outros dois terços são perdidos uma vez que ardor. Esse ardor desaparecido poderia ser conquistado para fomentar dispositivos termoelétricos, o que melhoraria drasticamente a eficácia do combustível.
Poderíamos executar o mesmo em fábricas e em muitos outros lugares onde o ardor é único subproduto esperdiçado de outra incumbência. E a construção desses sistemas nos ajudaria a segurar nossa fim de equanimidade de carbono até 2050.
Logo, por que jamais estamos usando a termoeletricidade para reciclar o ardor esperdiçado na Terreno?
Ingénuo: único dispositivo termoelétrico requer único matéria que conduza eletricidade bravo e conduza ardor padecimento. Sem essas características, a modificação de têmpera e o potencial gerativo entre os dois lados do dispositivo jamais serão mantidos.
O cordão de cobre, por exemplo, conduz eletricidade bem bravo, todavia igualmente é único magnífico condutor de ardor. Essas qualidades o tornam magnífico para fios, todavia igualmente deixam o cobre uma vez que único candidato incoveniente para essa emprego.
Construindo os materiais
Os materiais ideais para a termoeletricidade jamais existem naturalmente. Porquê tal, a prioridade na dimensão de averiguação termoelétrica é inventar materiais que sejam eficientes e baratos, para que possam ser produzidos em larga graduação e amplamente aplicados – idealmente, a único dispêndio mínimo de recursos.
Alguns candidatos conhecidos a materiais termoelétricos incluem o chumbo. No entanto, sua toxicidade e impactos ambientais o descartam uma vez que único candidato viável. Alternativas mais benignas precisam ser encontradas.
Atualmente, alguns materiais termoelétricos parecem haver o potencial de salvar a tranquilizar a crise climática
que enfrentamos.
Adjunto com meus colegas da Universidade McMaster, estou trabalhando com parceiros industriais para salvar a desenvolver novos materiais mais baratos e confiáveis
. É mediano para isso saber as mudanças no desempenho entre diferentes materiais. Esperamos desenvolver materiais que tenham único benévolo desempenho tão no laboratório quanto em espaçoso graduação.
Com muita frequência, a eletricidade é discutida em termos de uma vez que podemos criar mais. Precisamos de mais usinas, mais combustível, mais pujança solar – mais de tudo. Sugerimos que isso é exclusivamente metade do cenário. Igualmente devemos aprender a aplicar de sistema prático todas as etapas do ciclo de bibiografia da pujança, jamais exclusivamente para criar, todavia igualmente para armazenar, e adoptar a tecnologia termoelétrica para tomar a eletricidade nesse ardor esperdiçado.
Exclusivamente fazendo isso podemos realmente inventar uma rede elétrica mais eficaz e contribuir para arrojar único horizonte vago de carbono.
Chun-wan Timothy Lo
– Investigador de pós-doutorado McCall MacBain do Departamento de Química e Biologia Química na Universidade McMaster, Canadá.
Oriente teor foi republicado de
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