الكهرباء الحرارية

الكهرباء الحرارية أو كما هو معروف بال(Thermoelectricity)

هو نوع الكهرباء الذي يتم إنتاجه مباشرة من الحرارة (و هذا يعني انه لم يعد هناك حاجة للأنابيب و التوربينات والضواغط والمولدات لاستخلاص الطاقة الكهربائية).

 

تقنية إنتاج الكهرباء هذه تعتمد بالأصل على ما يسمى بتأثير سيبك (seebek effect), حيث انه مبدأ اكتشفه العالم الألماني توماس سيبك(Thomas J. Seebeck) في عشرينيات القرن التاسع عشر.

 

الكهرباء الحرارية تنشأ بالأصل من اتصال نوعين مختلفين من المعادن (الموصلات) أو من أشباه الموصلات عند نهايتهما في دائرة كهربائية.

 

عندما تكون احد نهايات هذا الاتصال في درجة حرارة مختلفة عن درجة حرارة الوصلة الثانية, ينشأ تيار كهربائي مباشر في الدارة الكهربائية.

 

مقدار التيار الكهربائي الناتج في الدارة يعتمد بشكل رئيسي على فرق درجات الحرارة بين الوصلتين, لذا بإمكاننا القول كلما زدنا درجة الحرارة في طرف و قللناها في الطرف الأخر نحصل على مقدار أعلى للتيار الكهربائي.

تطبيقاتها :


دوائر الكهرباء الحرارية لها تطبيقات واسعة كثيرا في مجال توليد الطاقة للتطبيقات الصغيرة نسبيا و التي تحتاج مقدار محدود من الطاقة الكهربائية.
من أشهر التطبيقات القائمة على هذه التقنية هي المركبة الفضائية فوياجر 1 (Voyager 1) و التي ما زالت تعتمد منذ 36 سنة على هذه التقنية للتزود بالطاقة .

 

حيث تستخدم العناصر المشعة ( plutonium-238) كمصدر طاقة لتزويد المولدات الكهربائية الحرارية (Thermoelectric Generators). و أيضا هذا النوع من الدارات يلعب الدور الرئيسي في أجهزة قياس درجات الحرارة.
في الحقيقة بإمكاننا عكس تأثير سبك (seebek effect)بطريقة تجعلنا عن طريق إمرار تيار كهربائي في دارة كهربائية تحتوي على نوعين مختلفين من الموصلات أو أشباه الموصلات فستزداد درجة حرارة أحد الوصلتين و ستنخفض في الأخرى.

 

هذا التأثير الكهروحراري يسمى تأثير بيلتيير(Peltier effect) ,الذي اكتشفه العالم الفرنسي جين بيلتيير(Jean C. A. Peltier) في ثلاثينيات القرن التاسع عشر.

 

و لفهم هذه التأثيرات يجب علينا فهم سلوك الإلكترونات داخل المعادن , كما هو معروف داخل كل معدن هناك ذرات و لكل ذرة مجموعة إلكترونات .. لكن هناك نوع من الإلكترونات يدعى الإلكترونات الحرة و هي ليست تابعة لذرة معينة و كثافة هذه الإلكترونات تختلف من معدن لآخر ..

 

فعند وضع معدنين مختلفين في اتصال .. فأن إلكتروناتهم الحرة ستنتشر و تنتقل من معدن إلى أخر بسبب الكثافة المختلفة للإلكترونات الحرة .

 

ولأن الإلكترونات تحمل شحنة كهربائية فعند نقطة الوصل سيحدث تضارب لأن كل طرف من الوصلة أصبح مشحون بشحنة مختلفة عن الطرق الأخر و هذا الاختلاف يسبب فرق في الجهد في الوصلة .

 

في يومنا الحالي, هناك العديد من السخانات و البرادات التي تعمل وفق هذا المبدأ.

 

المصدر