Úloha difúze elektronů při přeměně odpadního tepla na elektřinu

Hemoglobin | Human anatomy and physiology | Health & Medicine | Khan Academy (Smět 2019).

Anonim

Mnoho fenoménů ve fyzice, i když dobře známých, nemusí být nutně široce pochopeno. To je případ tepelné elektřiny, která využívá odpadního tepla spojením tepelného toku a elektrického proudu. Porozumění takovým jevům je však důležité, aby otevřené dveře zůstaly otevřené, aby objevily nové projevy. Takže i dnes fyzikové pracující v oblasti termoelektrické energie nadále kladou základní otázky o základním fyzickém procesu. Například, v nedávné studii, tým ve Francii zpochybnil povahu síly, která dává elektronům práci, když je teplotní rozdíl aplikován přes termoelektrický materiál. Nyní Henni Ouerdane, přidružená k ruskému kvantovému centru poblíž Moskvy, a kolegové zveřejnili v EPJ Plus.

Studie, která ukazuje, že síla, která přenáší elektrony, aby využila odpadní teplo, je spojena se schopností elektronů difundující přes materiál. Potenciální aplikace v oblasti výroby elektrické energie z odpadního tepla zahrnují termoelektrické zařízení navržená tak, aby zvyšovala výkon v rozsahu přesahujícím deset řádů: typicky od mikrovlovek až po několik kilowattů.

Jedním z klíčových faktorů v termoelektrické soustavě je měřítko síly vzájemné interakce mezi dopravou elektrických nábojů a přepravou tepla, označované jako Seebeckův koeficient. Ve fyzikálním vyjádření je tento koeficient souvisí s gradientem elektrochemického potenciálu systému. V této studii autoři analyzují vztah mezi termoelektrickou silou a elektrochemickým potenciálem v termoelektrickém systému.

Zkoumali to zejména v polovodiči s nízkými úrovněmi nečistot, jako model pro pozorování Seebeckova koeficientu. Poté vytvoří spojení mezi tímto prvním modelem a druhým, který používá zákony termodynamiky k určení toho, jak se chová systém, když není v rovnováze. Ukazují, že elektrický proud vyplývající z termoelektrických efektů může být přímo formulován z rovnic řídících drift-difuzi elektronů v makroskopickém měřítku.

menu
menu