TSUKUBA, 일본, 29 년 2021 월 XNUMX 일 – (ACN Newswire) – 새로운 장치는 낮 동안 두 가지 유형의 에너지를 수확하여 한쪽 끝을 식히고 다른 쪽 끝을 뜨겁게 만들어 XNUMX 시간 내내 전기를 생성합니다. 추가 개선을 통해 장치는 오프 그리드 사물 인터넷 센서에 사용될 수 있습니다. 자세한 내용은 Science and Technology of Advanced Materials 지에 게재되었습니다.

열 방출은 장치 상단에서 방출되어 시원하게 유지되고 햇빛은 하단에서 흡수되어 해당 부품을 따뜻하게 유지합니다. 사용 된 온도 구배와 재료의 유형은 열전 전압으로 변환되는 스핀 전류를 생성합니다.

과학자들은 열전 발전이라고하는 현상 인 온도 구배에서 전기가 생성 될 수 있다는 사실을 최소 200 년 동안 알고 있습니다. 최근 연구자들은 재료 매개 변수를 변경하고 새로운 원리를 도입하여 열전 변환 기술을 개발했습니다. 예를 들어, 연구원들은 자성 물질이 스핀 제벡 효과라고하는 온도 구배를 따라 전자 스핀의 흐름을 유도하여 열전 전압을 생성 할 수 있으며, 구배에 수직 인 장치의 길이를 늘리면 전압이 상승한다는 것을 발견했습니다. 과학자들은 스핀 Seebeck 효과를 기반으로보다 효율적이고 얇은 열전 장치를 제작하고자합니다. 그러나 장치가 얇을수록 상단과 하단 사이의 온도 구배를 유지하기가 더 어려워집니다.

일본 국립 재료 과학 연구소의 Satoshi Ishii와 Ken-ichi Uchida와 동료들은 상단에서 지속적으로 냉각되고 하단에서 태양의 열을 흡수하는 자성층이있는 장치를 만들어이 문제를 해결했습니다. 이러한 방식으로 장치는 두 가지 유형의 에너지를 수집합니다. 복사 냉각은 적외선 형태의 재료에서 열이 손실되는 반면 태양 복사는 바닥에서 흡수되기 때문에 상단에서 발생합니다.

Ishii는“더 지속 가능한 사회를 달성하기 위해서는 재생 에너지를 최대한 활용하는 것이 정말 중요합니다. “주간 복사 냉각과 태양열 난방은 모두 다양한 열전 응용 분야를 개선하는 데 사용되었습니다. 우리 장치는 두 가지 유형의 에너지를 동시에 사용하여 열전 전압을 생성합니다.”

사용하는 방법은 다음과 같습니다

이 장치에는 XNUMX 개의 레이어가 있습니다. 최상층은 가돌리늄 갈륨 가넷으로 만든 약한 파라 마그넷입니다. 이 층은 햇빛에 투명하며 우주로 열 복사를 방출하여 더 차가워집니다. 햇빛은 이트륨 철 석류석으로 만들어진 다음과 같은 페리 자성 층을 통과합니다. 이 층은 또한 투명하기 때문에 빛은 상자성 백금과 흑체 페인트로 만들어진 두 개의 빛을 흡수하는 층으로 계속해서 이동합니다. 바닥 부분은 햇빛 흡수로 인해 따뜻하게 유지됩니다. 스핀 전류는 소자의 상단과 하단 사이의 온도 구배로 인해 강자성 층에서 생성되고 상자성 백금 층에서 전압으로 변환됩니다.

이 장치는 맑은 날에 가장 잘 작동합니다. 구름은 방출 된 적외선 복사가 대기를 통과하는 것을 차단하고 태양열을 감소시켜 달성 가능한 온도 구배를 줄입니다.

유망하지만 장치의 열전 발전 효율은 여전히 ​​매우 낮았습니다. 팀은 설계를 개선하고 다양한 재료 조합을 실험하며 열전 발전을위한 훨씬 더 새로운 전략을 개발하여 효율성을 높일 계획입니다.

자세한 정보
사토시 이시이
국립 재료 과학 연구소
이메일 : sishii@nims.go.jp

우치다 켄이치
국립 재료 과학 연구소
이메일 : UCHIDA.Kenichi@nims.go.jp

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시노하라 요시카즈 박사
STAM 출판 이사
이메일 : SHINOHARA.Yoshikazu@nims.go.jp

Advanced Materials의 과학 및 기술을 위해 ResearchSEA에서 배포 한 보도 자료.

주제 : 보도 자료 요약
출처: 신소재 과학 기술
분야 : 나노 기술
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출처 : http://www.acnnewswire.com/press-release/english/67708/