Artikkel

Bruker «bløffmakermateriale» til å lage strøm

Ole Martin Løvvik
Ole Martin Løvvik med en prøve av et materiale med pyroelektriske egenskaper. Foto: Hilde Lynnebakken/UiO

Bruker «bløffmakermateriale» til å lage strøm

70 prosent av energien vi bruker, går tapt som varme. Nå leter forskere ved UiO og SINTEF høyt og lavt i periodesystemet etter materialer som isteden utnytter varmen til strøm, og det nærmest på en perfekt måte.

Har du hørt om magikere som tilsynelatende kan bøye skjeer med tankekraft?

Trikset deres er å bruke en skje som endrer form ved oppvarming og som «husker» hvilken form den hadde tidligere.

Slike huskemetaller får en kjøpt som vitenskapsleker, men det brukes også praktisk, for eksempel til lukking av operasjonssår.

Fascinerte grekerne

Materialer endrer ikke bare form, de kan også få andre elektriske egenskaper når de varmes opp.

– Prinsippet har vært kjent siden 400 år før vår tidsregning, forteller Ole Martin Løvvik ved SINTEF og UiO. Han leder prosjektet Comet, hvor målet er å bruke slike materialer til å høste elektrisitet fra spillvarme.

Grekeren Theophrastus la merke til at mineralet turmalin endret seg fra å tiltrekke seg aske til å støte den fra seg når materialet ble varmet opp. Hans beskrivelse er den første kjente referansen til fenomenet som kalles pyroelektrisitet.

Basert på dette prinsippet vil forskerne utvikle helt ny teknologi for elektrisitetsproduksjon fra varme.

Men selv om materialet endrer egenskaper når temperaturen endrer seg, hvordan kan dere hente ut dette som elektrisitet?

– Til det bruker vi andre materialer som produserer strøm fra elektrisk felt, sier Løvvik.

Prinsippet er det samme som for induksjonsovnen, som henter elektrisitet fra endringer i magnetfelt, bare at i dette tilfellet er det snakk om endringer i elektrisk felt.

Systemet vil altså bestå av ett materiale som omdanner temperaturforskjeller til endringer i elektrisk felt og ett som lager strøm av endringene.

Enorme energiressurser

– Hvis vi lykkes, kan vi høste strøm fra varme fra alle mulige kilder, som sol- og jordvarme og ved å øke effektiviteten til maskiner og fabrikker, sier Løvvik.

Teoretiske beregninger viser at teknologien kan bli svært effektiv, faktisk nær den teoretiske, termodynamiske grensen.

Monika Løberg
Monika Løberg studerer et pyroelektrisk materiale med lysmikroskop. Foto: Hilde Lynnebakken/UiO

– Pyroelektrisitet vil være en konkurrent til termoelektrisitet, som også produserer elektrisitet fra varme, men pyroelektrisitet virker på mye mindre temperaturforskjeller, ned til bare noen få grader, forteller Monika Løberg.

Hun har tatt en mastergrad på termoelektrisitet og jobber nå med en doktorgrad i Comet-prosjektet.

Les mer om termoelektrisitet: Magiske materialer lager elektrisk kraft fra spillvarme

– Klarer vi å utnytte så små temperaturforskjeller, har vi å gjøre med en enorm ressurs, sier hun og peker på undersøkelser fra USA som viser at hele 70 prosent av energien vi bruker går tapt som spillvarme.

Forskernes første oppgave er å finne fram til materialer med de riktige egenskapene. Ikke bare skal de endre elektriske egenskaper med temperatur, materialene må også tåle å bli utsatt for endringene tusenvis av ganger.

Fram til nå er noen få materialer blitt funnet gjennom eksperimenter.

Først i verden med beregninger

Forskerne i SINTEF/UiO-prosjektet har imidlertid et unikt fortrinn:

– Vi har, som de første i verden, straks klar en metode for å forutsi styrken på den pyroelektriske effekten i aktuelle materialer ved utelukkende å ta utgangspunkt i kvantemekaniske effekter, forteller Løvvik.

Det betyr at forskerne kan finne mulige materialer mye mer effektivt enn ved å prøve og feile i eksperimenter.

– Vi begynner med å se på blandinger av tre ulike grunnstoffer. Vi må finne ut hvilke grunnstoffer og hvor mye av hvert stoff vi må blande, forklarer Løberg.

– Vi skal lete høyt og lavt i periodesystemet, legger Løvvik til.

I tillegg til de teoretiske beregningene kommer forskerne også til å skape materialene i laboratoriet og gjøre eksperimenter og målinger på dem.

COMET

Prosjektet Comet er finansiert av Norges forskningsråd gjennom FRIPRO og ledes av SINTEF.

I tillegg til UiO er University of Minnesota, Caltech og The Hong Kong University of Science and Technology partnere i prosjektet.

Les mer om prosjektet:

Vil du ha flere forskningsnyheter om realfag og teknologi? Følg Titan.uio.no på Facebook eller abonner på nyhetsbrevet vårt

Flere saker om strøm på Titan.uio.no:

Kommentarer

Hvorfor køber de ikke bare et pietz element, det har da virket i mange år og bliver da udviklet på hver dag.
Det er da rigtig svært at se innovationshøjden i dette.

Ole Martin Løvvik

Litt vanskelig å vite hva du tenker på her. Et piezoelektrisk element (var det det du mente?) kan omdanne mekanisk energi til elektrisitet, men her snakker vi jo om å bruke temperaturforskjeller til å generere elektrisk strøm. Den direkte konkurrenten til pyroelektrisk varmehøsting er termoelektriske generatorer (som man kan kjøpe i butikken i dag). Innovasjonshøyden i det vi arbeider med, er at den teoretiske effektiviteten til en pyoelektrisk generator er mange ganger større enn de beste termoelektriske generatorene som finnes på markedet, gitt at temperaturforskjellen er liten.

Skriv ny kommentar

Verifiser deg (din epost-adresse vil ikke bli vist offentlig)

Les også

The strange genetics of the fish that never grows up

The world's smallest fish lives like a larvae throughout its whole life. In addition, it thrives in peat swamp forest waters that are as acidic as Coke, with the same colour as tea. But the really strange discovery is that the "baby carp" has a genome lacking a lot of important bits.

terningkast, tekst

Teknologien som tar pulsen på folkedypet

I samarbeid med store medieaktører utvikler UiO-forskere teknologi som automatisk analyserer tekster slik at meninger, holdninger og følelser kommer fram.

Det dreier seg om språkteknologi – samme ty