Gebze Teknik Üniversitesi Temel Bilimler Fakültesi Fizik Bölümü Dr. Öğretim Üyesi Mahmut Akşit tarafından geliştirilen termoelektrik nano seramik folyo teknolojisi, araçlarda ve sanayide atık olarak doğaya salınan ısı enerjisinin geri kazanılmasına karşı bir çözüm sunuyor.
İçten yanmalı motorlarda yakıtla üretilen enerjinin yaklaşık yüzde 70’i ısı olarak kayboluyor. Benzer şekilde dünya genelinde üretilen toplam enerjinin yaklaşık yüzde 60’ı, herhangi bir işe dönüştürülemeden atık ısı formunda çevreye salınıyor. Bu durum hem ekonomik kayıp hem de çevresel yük anlamına geliyor.
Geliştirilen nano seramik folyo, sıcaklık farkını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren termoelektrik prensiple çalışıyor. Bu prensip, fizikte “Seebeck etkisi” olarak biliniyor. Bir yüzey sıcak, diğer yüzey daha soğuk olduğunda ısı doğal olarak sıcaktan soğuğa doğru akıyor. Bu akış sırasında malzeme içerisindeki elektronlar hareket ediyor ve bu düzenli elektron hareketi elektrik akımı oluşturuyor.
Termoelektrik malzemelerde verim, malzemenin elektriği ve ısıyı iletme biçimine bağlı. Bu tür malzemelerin elektriği kolay iletmesi, ısıyı ise daha kontrollü aktarması gerekiyor. Böylece sıcak ve soğuk yüzey arasındaki sıcaklık farkı korunuyor ve bu farktan daha fazla elektrik üretilebiliyor. Bu çalışmada nano boyuttaki seramik plakalar özel bir yöntemle aynı yönde dizilerek folyo haline getiriliyor ve bu sayede elektronlar daha kontrollü hareket ediyor. Sonuç olarak enerji kaybı azalıyor ve atık ısıdan daha verimli şekilde elektrik elde edilebiliyor.
Üretilen folyo, “self-standing” olarak tanımlanan, yani başka bir yüzeye kaplanmadan kendi başına durabilen bir yapıya sahip. İnce olmasına rağmen mekanik dayanım gösterebiliyor ve formunu koruyabiliyor. Bu özellik, egzoz sistemleri, termik santraller ve endüstriyel fırınlar gibi yüksek sıcaklığa ve mekanik zorlanmalara maruz kalan alanlarda kullanılacak malzemeler için büyük önem taşıyor. Geliştirilen folyo yapısı bu tür zorlu koşullara uygun şekilde tasarlandı.
Endüstriyel üretime de uygun
Seramik tabanlı yapısı sayesinde folyo, yüksek sıcaklıklarda yapısını ve performansını koruyor ve uzun süreli kullanım için dayanıklılık sağlıyor. Üretim yöntemi ise yalnızca laboratuvardaki küçük numunelerle sınırlı kalmayarak sanayi ölçeğinde seri üretime de uyarlanabiliyor. Çünkü birçok termoelektrik malzeme akademik olarak yüksek performans gösterse de üretim zorlukları nedeniyle sanayiye aktarılamıyor.
Konuyla ilgili Dr. Mahmut Akşit “Folyo formundaki inovasyonumuzla bağlantılı olarak burada nano plakalardan hizalı folyo olarak üretiyoruz. Bir örneğini sodyum kobalt oksit nano plakalar üzerinde gösterdik. Tek uygulaması termoelektrik teknoloji değil. Aynı zamanda batarya teknolojileri için de bu cazip olabilir.” diyerek geliştirilen yapının yalnızca atık ısıdan elektrik üretimiyle sınırlı kalmadığını vurguluyor.
Teknolojinin enerji kayıplarını azaltarak otomotiv ve sanayi sektöründe kullanılabilir hale getirilmesi hedefleniyor.
Kaynak: Anadolu Ajansı