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एमआईटी भौतिकविदों 5 बार अधिक कुशल थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री विकसित करते हैं


थर्मोइलेक्ट्रिसिटी को पेल्टियर-सीबेक प्रभाव भी कहा जाता है, एक दो-तरफा प्रक्रिया है जिसमें विद्युत वोल्टेज और इसके विपरीत तापमान के अंतर का सीधा रूपांतरण होता है। पिछले 60 वर्षों से, वैज्ञानिक असफल रूप से उन सामग्रियों पर शोध कर रहे हैं जो कुशलता से गर्मी को शक्ति में बदल सकते हैं।

अब, मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी (MIT) के नए शोध, में प्रकाशितविज्ञान अग्रिम, एक ऐसी सामग्री पेश की है जो थर्मोइलेक्ट्रिसिटी की क्षमता को बढ़ाने में सक्षम है। उपन्यास सामग्री पांच गुना अधिक कुशल है और आज की सबसे होनहार थर्मोइलेक्ट्रिक सामग्री के रूप में दोगुनी ऊर्जा उत्पन्न कर सकती है।

बेतहाशा सपने सच होते हैं

", अगर सब कुछ हमारे बेतहाशा सपनों के लिए काम करता है, तो अचानक, बहुत सारी चीजें जो अभी करने के लिए बहुत अक्षम हैं," अधिक प्रभावी हो जाएगा, "एक बयान में, प्रमुख लेखक ब्रायन स्किनर, एमआईटी के इलेक्ट्रॉनिक्स के अनुसंधान प्रयोगशाला में एक पोस्टडॉक ।

"आप लोगों की कारों में बहुत कम थर्मोइलेक्ट्रिक रिकवर देख सकते हैं जो आपके कार के इंजन को बेकार गर्मी में ले जाते हैं, और बैटरी को रिचार्ज करने के लिए इसका उपयोग करते हैं। या इन उपकरणों को बिजली संयंत्रों के आसपास रखा जा सकता है ताकि गर्मी जो पहले आपके परमाणु रिएक्टर या कोयला बिजली संयंत्र द्वारा बर्बाद हो गई थी, अब ठीक हो जाए और बिजली ग्रिड में डाल दी जाए, ”स्किनर ने कहा।

एक सामग्री ऊर्जा का उत्पादन कैसे करती है यह इस बात पर निर्भर करता है कि उसके इलेक्ट्रॉन तापमान में बदलाव के जवाब में किस तरह का व्यवहार करते हैं। इस प्रकार अब तक शोधकर्ताओं द्वारा अध्ययन की गई सामग्री ने बहुत सीमित थर्मोइलेक्ट्रिक शक्ति का उत्पादन किया है क्योंकि गर्मी के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों को सक्रिय करना विशेष रूप से मुश्किल है।

इस मुद्दे को हल करने के लिए, स्किनर और उनकी टीम ने टोपोलॉजिकल सेमीमेटल्स, नए लैब-निर्मित प्रकार की सामग्री की ओर रुख किया, जिसमें एक कॉन्फ़िगरेशन होता है जो गर्म इलेक्ट्रॉनों को आसानी से उच्च ऊर्जा बैंड में कूदने में सक्षम कर सकता है। ये टोपोलॉजिकल सेमीमीटर वास्तव में नकारात्मक चार्ज किए गए इलेक्ट्रॉनों को उच्च ऊर्जा बैंड में कूदने में सफल रहे, लेकिन उन्होंने दुर्भाग्य से, सकारात्मक चार्ज के कण बनाए जो इलेक्ट्रॉनों द्वारा उत्पन्न गर्मी का प्रतिकार करते थे।

शोधकर्ताओं ने तब सेलेनाईड में प्रिंसटन यूनिवर्सिटी के शोध का उपयोग करने का फैसला किया, जिसमें पाया गया कि थर्मोइलेक्ट्रिक उत्पादन में वृद्धि 35 टेस्ला के बहुत ऊंचे चुंबकीय क्षेत्रों के तहत होती है। टीम ने विभिन्न तापमान और चुंबकीय क्षेत्रों के तहत नई सामग्री के थर्मोइलेक्ट्रिक व्यवहार को मॉडल करने के लिए उस अध्ययन के डेटा का उपयोग किया।

उच्च चुंबकीय क्षेत्र की आवश्यकता है

"हमने अंततः पता लगाया कि एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के तहत, एक मजेदार बात होती है, जहां आप इलेक्ट्रॉनों और छेदों को विपरीत दिशाओं में ले जा सकते हैं," स्किनर ने कहा। “इलेक्ट्रॉन ठंडे पक्ष की ओर जाते हैं, और गर्म पक्ष की ओर छेद करते हैं। वे एक साथ काम करते हैं और सिद्धांत रूप में, आप चुंबकीय क्षेत्र को मजबूत बनाकर एक ही सामग्री से एक बड़ा और बड़ा वोल्टेज प्राप्त कर सकते हैं। ”

कुछ समय के लिए, ये टोपोलॉजिकल सेमीमेटल्स केवल दुनिया में कुछ सुविधाओं में मौजूद अत्यधिक उच्च चुंबकीय क्षेत्रों के तहत उच्च थर्मोइलेक्ट्रिक गुण पैदा कर सकते हैं। टीम अब उन प्रभावों का प्रतिकार करने के लिए इस सामग्री को "अत्यंत स्वच्छ" (यथासंभव अशुद्धियों से मुक्त) बनाने के लिए देख रही है और देखें कि सामग्री अधिक यथार्थवादी परिस्थितियों में प्रभावी ढंग से व्यवहार करती है। वे समान गुणों के साथ अन्य अधिक उपयुक्त सामग्रियों में भी देख रहे हैं।


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