06.08.2025 by Dr. Chiara Baldini
إطلاق العنان لاستعادة الحرارة المهدرة: الكوبالتات الكالسيوم في طليعة الابتكارات الكهروحرارية
نظرًا لأن العالم يواجه أزمة طاقة ومخاوف بيئية متزايدة، أصبحت الحاجة إلى حلول الطاقة النظيفة والمتجددة والفعالة أكثر إلحاحًا من أي وقت مضى. على الرغم من أن مصادر مثل الطاقة الشمسية وطاقة الرياح مستخدمة بالفعل، إلا أن لها قيودًا مثل الاعتماد على الطقس وتكاليف البنية التحتية.
أحد البدائل الواعدة هو حصاد الطاقة الكهروحرارية (TE) - وهي تقنية تستخدم تأثير سيبيك لتحويل الحرارة المهدرة مباشرة إلى كهرباء. وهذا ما يجعلها جذابة بشكل خاص للصناعات والمركبات حيث يتم فقدان large كميات من الحرارة في كثير من الأحيان.
من بين الأكاسيد التي يجري استكشافها للتطبيقات الكهروحرارية الحرارية ذات درجات الحرارة العالية، تبرز أكاسيد الكالسيوم الكوبالتية بسبب ثباتها الحراري الاستثنائي وخصائصها الاستثنائية في النقل متباينة الخواص. ومع ذلك، لا يزال تحسين كفاءتها الكهروحرارية في شكل متعدد الكريستالات يمثل تحديًا.
مسار جديد للأكاسيد الكهروحرارية
يعرض المقال الأخير بعنوان "التقدم في التركيب والخصائص الكهروحرارية لسيراميك الكالسيوم الكوبالتايت عن طريق الجمع بين تلبيد البلازما الشرارة وتركيب البلازما الشرارة"، المنشور في مجلة Advanced Functional Materials، استراتيجية مبتكرة من خطوتين لتعزيز الأداء الكهروحراري لسيراميك الكالسيوم الكوبالتايت متعدد الكريستالات ([Ca₂CoO₃-δ] ₀.₆₂[CoO₂]، ويشار إليها عادةً باسم CCO).
وحقق الباحثون بنية مجهرية عالية التركيب "لجدار من الطوب" مع محاذاة حبيبات استثنائية من خلال الجمع بين التلبيد بالشرارة بالبلازما (SPS)، وهي طريقة سريعة وفعالة للتلبيد المسبق تضمن تكثيفًا عاليًا، مع التركيب بالبلازما بالشرارة (SPT)، وهو تكوين معدل خالٍ من الحواف يسمح للحبيبات بالتشوه بحرية.
وتحسّن هذه البنية المحسّنة بشكل كبير من نقل الشحنة داخل المستوى مع تقليل التوصيل الحراري، مما يمكّن السيراميك من تحقيق رقم قياسي في الجدارة(ZT) يبلغ 0.49 عند 1073 كلفن.
NETZSCH التحليل الحراري ضروري لتحديد ZT
في هذه الدراسة، وفرت مختبرات التحاليل والاختبارات NETZSCH القياسات الحرارية عالية الدقة المطلوبة لتحديد خصائص النقل الحراري. تم قياس الانتشار الحراري باستخدام جهاز NETZSCH LFA 467 HT HyperFlash وتم تحديد السعة الحرارية النوعية (cp) باستخدام NETZSCH DSC 404 F1 Pegasus®. كانت هذه القيم ضرورية لحساب الموصلية الحرارية (λ)، وفي نهاية المطاف، رقم الجدارة(ZT) - المؤشر الرئيسي للكفاءة الكهروحرارية.
لاستكشاف التفاصيل التجريبية الكاملة، وتحليل البيانات، والآثار المترتبة على هذا النهج المبتكر لتصميم المواد الكهروحرارية، ندعوك لقراءة المنشور الأصلي.
شكر وتقدير
نود أن نشكر فرق العمل في معهد الكيمياء الفيزيائية والكيمياء الكهربائية بجامعة لايبنتس هانوفر (ألمانيا)، وقسم ولفسون للهندسة الكيميائية وبرنامج الطاقة في التخنيون الكبير (التخنيون، إسرائيل)، بالإضافة إلى جامعة دارمشتات التقنية (ألمانيا)، على دمج NETZSCH التحليل والاختبار في هذا الجهد البحثي المشترك الجديد. نحن فخورون بدعم هذه الدراسة من خلال خبرتنا في التحليل الحراري وأجهزتنا، حيث وفرنا بيانات عالية الدقة ضرورية للتقييم الدقيق للأداء الكهروحراري للمادة.
وقد أتاح برنامج Projekt DEAL تمويل الوصول المفتوح لهذا المنشور ونظمه.
تعرف على المزيد حول NETZSCH DSC وأجهزة LFA للتطبيقات ذات درجات الحرارة العالية
