Až dve tretiny energie z fosílnych palív sú vyplytvané vo forme tepla. Tepelné prepínače ako sú tepelné diódy a tranzistory, predstavujú revolučný prístup k jeho opätovnému využitiu. Tieto zariadenia dokážu kontrolovať prenos tepla medzi rôznymi komponentmi bez priameho zásahu človeka.

Na rozdiel od konvenčných technológií, ktoré premieňajú rozdiel teplôt na elektrickú energiu s nízkou účinnosťou, tepelné prepínače umožňujú autonómnu správu tepla a prinášajú efektívne riešenia. Japonskí vedci teraz prišli s ešte lepšou technológiou založenou na využití oxidu céru (CeO2). O téme informoval portál Interesting Engineering.

Prelomové riešenie

Bežné tepelné prepínače sú zhotovené zo zriedkavých a ťažko dostupných materiálov, čo zvyšuje náklady na ich výrobu a negatívne ovplyvňuje životné prostredie kvôli intenzívnemu ťaženiu. Vedci z Hokkaido University pod vedením profesora Hiromichiho Ohtu sa rozhodli použiť oxid céru ako aktívny materiál.

CeO2 je bežne dostupný, lacný a ľahko získateľný. Významnou výhodou je tiež jeho environmentálna šetrnosť a efektívnosť. „Oxid céru nielenže zlepšuje výkon prepínača ale aj znižuje jeho ekologickú stopu,“ uviedol Ohta.

Tepelné prepínače využívajúce oxid céru dosahujú nový štandard efektívnosti. Ich tepelná vodivosť vo „vypnutom“ stave (2,2 W/m·K) sa pri oxidácii zvyšuje až na 12,5 W/m·K, čo znamená pomer zapnutého/vypnutého stavu 5,8. Okrem toho prepínače zvládnu viac ako 100 cyklov oxidácie a redukcie bez straty výkonu. Zaručuje to ich dlhotrvajúcu životnosť.

Tieto zariadenia prinášajú možnosť širokého využitia v oblastiach, akými sú chladenie elektroniky alebo obnova odpadového tepla v obnoviteľných zdrojoch energie. Ich autonómna povaha umožňuje efektívnejšie riadenie tepla v priemysle aj v každodennom živote.

Science Advances

Budúcnosť tepelnej správy

Japonská inovácia znamená zásadný krok vpred v riešení problémov s plytvaním energiou. Tepelné prepínače z oxidu céru ponúkajú nielen udržateľnejší spôsob výroby, ale aj novú úroveň efektívnosti, ktorá môže zmeniť celú oblasť tepelnej správy.

Svojím inovatívnym prístupom ukazujú vedci cestu k lepšiemu využívaniu energetických zdrojov a udržateľnosti. Prichádza éra, kedy už nebude odpadové teplo len stratenou energiou, ale cenným zdrojom pre našu každodennú spotrebu.