Найден способ повысить эффективность термоэлектрических преобразователей в 1000 раз

В процессе изучения нового магнитного явления, преобразующего тепло в электричество, исследователи из университета штата Огайо нашли способ увеличить выход электроэнергии в 1000 раз. Их достижение представляет значительный прогресс на пути к практическому применению этой технологии.

Так называемый, эффект Зеебека состоит в том, что спин электронов создает ток в магнитных материалах, обнаруживаемый как разность потенциалов в находящемся вблизи металле. Физики из Огайо смогли добиться аналогичного эффекта, в значительно большем масштабе, в немагнитном полупроводнике антимониде индия, легированном другими элементами. Тысячекратный рост напряжения — с нескольких микровольт на один градус температуры, до нескольких милливольт — означает увеличение генерируемой энергии в миллион раз.

Свой усиленный эффект они назвали «гигантский спин-Зеебек». Различные вариации данной технологии будут защищены патентами, принадлежащими университету.

Со времени открытия эффекта спин-Зеебека в 2008 г. в японском университете Тохоку, его смогли хорошо изучить и воспроизвести во различных лабораториях мира. Тем не менее, фундаментальная физика этого явления, равно как и «гигантской» его разновидности, во многом остается загадкой.

Сотрудники университета Огайо в журнале Nature изложили свой взгляд на этот вопрос. Они считают, что в полупроводнике возбуждается мощный поток фононов, выбивающий и увлекающий за собой электроны. В воздействие атомов полупроводника придает электронам спин — примерно как нарезка ствола заставляет вращаться вылетающие пули.

Экспериментальная технология пока далека от прикладного применения. Эффект достигается только в диапазоне 2-20 ˚К, то есть при температуре жидкого гелия и требует внешнего магнитного поля плотностью в 3 Тесла — примерно как у медицинской установки для магнитно-резонансной томографии.

Тем не менее, магистральной целью ученых является создание недорогого и эффективного полупроводникового устройства, преобразующего тепло в электроэнергию. Не имея движущихся частей, оно не будет изнашиваться, что означает практиески абсолютную надежность. Такой конвертор сможет использоваться для утилизации электронной техникой собственного избыточного тепла, для питания носимых компьютеров энергией окружающей среды, либо просто в качестве системы охлаждения.

Стратегія охолодження ЦОД для епохи AI