فضلہ گرمی سے زیادہ طاقت

29 اپریل 2023 (نانورک نیوز) جب جیواشم ایندھن، بلکہ حیاتیاتی ایندھن بھی جلائے جاتے ہیں، تو توانائی کی بڑی مقدار فضلہ حرارت کے طور پر ضائع ہو جاتی ہے۔ تھرمو الیکٹرک مواد اس حرارت کو بجلی میں تبدیل کر سکتا ہے، لیکن وہ ابھی تک تکنیکی استعمال کے لیے کافی موثر نہیں ہیں۔ Max Planck Institut für Eisenforschung کی ایک ٹیم نے اب مواد پر مائکرو اسٹرکچر کے اثر و رسوخ کو واضح کرکے اور ٹائٹینیم کو شامل کرکے مواد کی خصوصیات کو بہتر بنا کر تھرمو الیکٹرک مواد کی کارکردگی میں اضافہ کیا ہے۔ اناج کی حدود کے مراحل کی کیمسٹری اور جوہری ترتیب اناج کی حدود کے ذریعے الیکٹران کی نقل و حمل کی وضاحت کرتی ہے۔ ٹائٹینیم سے بھرپور اناج کی باؤنڈری فیز ایک کوندکٹو راستہ (بائیں) فراہم کرتا ہے جبکہ لوہے سے بھرپور اناج کی باؤنڈری فیز الیکٹرانز (دائیں) کے لیے مزاحم ہے۔ (تصویر: R. Bueno Villoro, Max-Planck-Institut für Eisenforschung) موسمیاتی بحران ہمیں نہ صرف جیواشم ایندھن کو مرحلہ وار ختم کرنے پر مجبور کر رہا ہے بلکہ توانائی کی بچت بھی کر رہا ہے۔ خاص طور پر جہاں جیواشم ایندھن کو ابھی تک اتنی تیزی سے تبدیل نہیں کیا جا سکتا ہے، انہیں کم از کم مؤثر طریقے سے استعمال کیا جانا چاہیے - مثال کے طور پر، توانائی سے بھرپور صنعتی پلانٹس یا پاور سٹیشنوں کی فضلہ حرارت سے بجلی پیدا کر کے۔ اس وقت، یورپی صنعت میں استعمال ہونے والی توانائی کا تقریباً 17 فیصد فضلہ حرارت کے طور پر ضائع ہو جاتا ہے۔ اسے تھرمو الیکٹرک مواد کی مدد سے استعمال کیا جاسکتا ہے۔ اس طرح کے تھرمو الیکٹرک میں، ایک برقی وولٹیج پیدا ہوتا ہے جب وہ درجہ حرارت کے فرق کے سامنے آتے ہیں۔ تاہم، موجودہ تھرمو الیکٹرک اتنے موثر نہیں ہیں کہ بڑے صنعتی پیمانے پر استعمال کیے جا سکیں۔ ڈسلڈورف میں مقیم میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ für Eisenforschung کی سربراہی میں ایک تحقیقی ٹیم نے اب تھرمو الیکٹرک کو بہتر بنانے میں کامیابی حاصل کی ہے، کیونکہ مواد تکنیکی اصطلاح میں جانا جاتا ہے، اور اس طرح صنعتی استعمال کے قریب آتا ہے۔ ٹیم نے اپنے نتائج کو جرنل میں شائع کیا۔ اعلی درجے کی توانائی کے سامان ("NbFeSb ہاف-ہیوسلر مرکب میں اناج کی حدود کے مراحل: تھرمو الیکٹرک مواد کی نقل و حمل کی خصوصیات کو ٹیون کرنے کا ایک نیا راستہ")۔ ٹیم نے نائوبیم، آئرن اور اینٹیمونی کے مرکب کا مطالعہ کیا جو تقریباً 70 سے 700 ڈگری سیلسیس کے درجہ حرارت پر XNUMX فیصد کی کارکردگی کے ساتھ فضلہ کی حرارت کو بجلی میں تبدیل کرتا ہے - جو اس وقت سب سے زیادہ موثر تھرمو الیکٹرک میں سے ایک مرکب بناتا ہے۔ بسمتھ اور ٹیلوریم سے بنا صرف ایک مادّہ ہی ایک جیسی اقدار حاصل کرتا ہے۔ تاہم، بسمتھ ٹیلورائیڈ صرف نسبتاً کم درجہ حرارت پر استعمال کے لیے موزوں ہے اور میکانکی طور پر نیوبیم، آئرن اور اینٹیمونی سے بنے تھرمو الیکٹرک سے کم مستحکم ہے۔ اس کے علاوہ، اس کے اجزاء کم آسانی سے دستیاب ہیں۔

ٹائٹینیم برقی چالکتا کو بہتر بناتا ہے۔

نیوبیم، آئرن اور اینٹیمونی سے بنے تھرمو الیکٹرک کی کارکردگی کو مزید بڑھانے کے لیے، محققین نے اس کے مائیکرو اسٹرکچر پر توجہ دی۔ زیادہ تر دھاتوں کی طرح، تھرمو الیکٹرک مواد چھوٹے کرسٹل پر مشتمل ہوتے ہیں۔ اناج کی ساخت اور ساخت، نیز ان کے درمیان خالی جگہوں کی خصوصیات، جو اناج کی حدود کے نام سے مشہور ہیں، تھرمو الیکٹرک مواد کی تھرمل اور برقی چالکتا کے لیے اہم ہیں۔ پچھلی تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ اناج کی حدود مواد کی تھرمل اور برقی چالکتا دونوں کو کم کرتی ہیں۔ زیادہ سے زیادہ ممکنہ کارکردگی کے لیے، حرارتی چالکتا ہر ممکن حد تک کم ہونی چاہیے تاکہ حرارت، یعنی توانائی، مواد میں موجود رہے۔ تاہم، زیادہ سے زیادہ گرمی کو بجلی میں تبدیل کرنے کے لیے برقی چالکتا زیادہ ہونی چاہیے۔ میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فر آئزنفورشنگ، نارتھ ویسٹرن یونیورسٹی (یو ایس اے) اور لیبنز انسٹی ٹیوٹ فار سالڈ اسٹیٹ اینڈ میٹریلز ریسرچ ڈریسڈن کی ٹیم کا مقصد اس لیے اناج کی حدود کو اس طرح بہتر بنانا تھا کہ صرف تھرمل چالکتا کم ہو، لیکن برقی چالکتا نہیں. میکس پلانک انسٹی ٹیوٹ فر آئزنفورشنگ میں ڈاکٹریٹ کے طالب علم روبن بوینو ویلورو کا کہنا ہے کہ "ہم نے اسکیننگ ٹرانسمیشن الیکٹران مائیکروسکوپس اور ایٹم پروبس کا استعمال جوہری سطح تک کھوٹ کے مائکرو اسٹرکچر کا مطالعہ کرنے کے لیے کیا۔" "ہمارے تجزیے سے معلوم ہوا ہے کہ برقی اور تھرمل خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے اناج کی حدود کو بہتر بنانے کی ضرورت ہے۔" اسی تحقیقی گروپ کے پروجیکٹ لیڈر، سیوآن ژانگ بتاتے ہیں، "مواد میں جتنے چھوٹے دانے ہوں گے، اناج کی حدود کی تعداد اتنی ہی زیادہ ہوگی اور برقی چالکتا بھی اتنی ہی خراب ہوگی۔" "مادی میں اناج کے سائز کو بڑھانا کوئی معنی نہیں رکھتا، کیونکہ بڑے دانے تھرمل چالکتا میں اضافہ کریں گے اور ہم گرمی اور اس وجہ سے توانائی کھو دیں گے۔ لہذا، ہمیں چھوٹے اناج کے باوجود برقی چالکتا بڑھانے کا راستہ تلاش کرنا پڑا۔" محققین نے ٹائٹینیم کے ساتھ مواد کو افزودہ کرکے مسئلہ حل کیا، جو کہ دوسری چیزوں کے علاوہ، اناج کی حدود میں جمع ہوتا ہے اور برقی چالکتا کو بڑھاتا ہے۔ اس طرح، انہوں نے کھوٹ کی تھرمو الیکٹرک کارکردگی میں 40 فیصد تک اضافہ کیا۔ تاہم، عملی ایپلی کیشنز کے لیے، کارکردگی کو اب بھی نمایاں طور پر بڑھانے کی ضرورت ہے۔

اگلا مرحلہ: اناج کی حدود پر ٹائٹینیم کی منتخب افزودگی

اب ریسرچ ٹیم ٹائٹینیم کے ساتھ پورے مواد کو افزودہ کیے بغیر صرف اناج کی حدود میں ٹائٹینیم کو منتخب طور پر شامل کرنے کے طریقوں کا تجزیہ کر رہی ہے۔ یہ حکمت عملی اخراجات کو بچاتی ہے اور تھرمو الیکٹرک مواد کی اصل کیمیائی ساخت کو بڑی حد تک محفوظ رکھتی ہے۔ موجودہ تحقیق سے پتہ چلتا ہے کہ کس طرح فعال خصوصیات کو خاص طور پر مخصوص خصوصیات کو بہتر بنانے کے لئے مواد کے جوہری ڈھانچے سے منسلک کیا جا سکتا ہے.

• SEO سے چلنے والا مواد اور PR کی تقسیم۔ آج ہی بڑھا دیں۔
• پلیٹوآئ اسٹریم۔ ویب 3 ڈیٹا انٹیلی جنس۔ علم میں اضافہ۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ایڈریین ایشلے کے ساتھ مستقبل کا نقشہ بنانا۔ یہاں تک رسائی حاصل کریں۔
• ماخذ: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=62920.php