يطور الخبراء تقنيات لإنتاج الطاقة لتقليل الاعتماد على مصادر الوقود التقليدية، وهم يتصورون إمكانية أن يستطيع المرء شحن جهاز الهاتف المحمول بواسطة السترة التي يرتديها، والتي تستمد طاقتها من حرارة الجسم، أو أن تحصل السيارة على الطاقة من العادم أو الماء دون الحاجة إلى التزود بالوقود، أو أن تستغل محطة الطاقة المخلفات لإنتاج الكهرباء مثلا.

وذكرت مجلة “فوكس”، العلمية المتخصصة في تقرير حديث لها، إن الاختصاصيين في مجال إنتاج الطاقة يؤكدون أن المواد التي تولد طاقة موجودة، غير أنها ليست فعالة، أو تحوي الكثير من السموم، فضلا عن أنها باهظة التكلفة. ويشير الخبراء إلى أن انتاج مواد رخيصة وآمنة قد يكون أمرا في متناول اليد قريبا، وذلك بفضل جهود العلماء المبذولة في هذا الشأن.

طاقة المواد الكهروحرارية

تولد المواد الكهروحرارية تيارا كهربائيا لدى تعرضها للحرارة في أحد جوانبها. وقد وثقت أول تجربة من هذا النوع في عام 1821، عندما اكتشف العالم البروسي توماس سيبك التغيرات الحاصلة على بعض المواد لدى تعرضها للحرارة. إلا أن الخبراء يقولون إن الاستفادة من مزايا هذه المواد برهنت حتى الآن على صعوبتها.

وقد يتساءل بعض الناس: مما تتكون المواد الكهروحرارية؟ أولا لا بد من الإشارة إلى أن الكشف عن المواد الكهروحرارية يتم بتعريضها للحرارة، وإذا انتشرت الحرارة فيها بأسرع مما ينبغي فإنه يكون من الصعب الحصول على فارق في درجات حرارة في طرفي هذه المواد، وبالتالي فإنها ليست من المواد المطلوبة، وذلك لأن الفارق في درجات الحرارة هو الذي يصنع هذه المواد.

وفي الوقت ذاته، يجب أن تتصف المواد الكهروحرارية بخاصية السماح للإلكترونات بالتحرك الحر عبرها، أي أن تكون موصلا جيدا للكهرباء. وعندما ترتفع درجة حرارة هذه المواد تتحرك هذه الإلكترونات وتنتشر بسرعة من الجانب الحار إلى البارد، وهذا أمر مهم في المواد الكهروحرارية، لأن الحرارة تنتقل من قطب إلى آخر. وبتركز جزء كبير من الإلكترونات في قطب واحد أكثر من القطب الآخر، مما يضاعف فرق الجهد بين الأقطاب، وبالتالي فإن ذلك يولد دائرة كهربائية.

بدائل الحديد

وتكمن المشكلة في صنع المواد الكهروحرارية أن أغلب الجيد منها هو من المعادن, ولأن الحرارة تنتشر فيها سريعا، فإن المطلوب لجعلها دائمة الاستخدام وتوليد الطاقة هو تبريدها كي تستطيع الأجهزة الموصولة بها سحب الطاقة الحرارية وتحويلها إلى كهربائية دون تعريضها للتلف.

من جهته يقول غيربراند سيدر البرفسور في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إن تسخير الكمبيوتر في الكشف عن بدائل أفضل للمعادن أمر لا بد منه، مضيفا ” إذا كان لديك جهاز سوبركمبيوتر- ليوم واحد فقط فإنك تستطيع حساب الخصائص الرئيسية لنحو 20 ألف مركب كيماوي”. وقد سرّع استخدام الكمبيوتر البحث عن المواد الكهروحرارية بشكل كبير جدا، وساعد العلماء على إنجاز أبحاث كثيرة والمقارنة بين مخرجاتها، وذلك لأن هذه التقنية يمكنها تحديد أفضل المواد التي تستخدم في تصنيع المواد الكهروحرارية مخبريا وتجريبها في معامل استخلاص الطاقة.

وفي هذا السياق يقول البرفسور سيدر إن: ” هناك بعض الحظ في المسألة، فمسألة اكتشاف هذه المواد قد تطول شهورا أو سنوات. ويمثل البحث عن هذه المواد سباقا لدى كثيرين، فالخبراء يجربون شتى الطرق للكشف عنها، والمسألة هي مسألة وقت فقط، قبل ايجاد شيء جيد يمكن استخدامه”.

ولدى ادراك أن المشكلة الكبرى تكمن في فهرسة المواد المحتمل أنها تصلح لتستخدم كمواد كهروحرارية، فإن ذلك يقلل من الجهد الملقى على عاتق أجهزة ال”سوبركمبيوتر”، فيما يتعلق بإعادة البحث مرات عدة عن المكونات التي تصلح لتكون مواد كهروحرارية. ويعمل الخبراء المهتمون بهذا الشأن على امتداد العالم عبر أبحاثهم المتواصلة على نشر التوعية بأهمية بدائل الطاقة هذه، لا سيما في ظل الإحصاءات الجديدة التي تشير إلى تناقص معدلات الطاقة التقليدية كالنفط في العالم.

وبالنظر إلى حجم المعلومات المتعلقة بالمواد الكهروحرارية، يقول البروفسور سيدر إنه واثق من أنه سيتم اكتشاف مواد كهروحرارية أكثر نفعا من الموجودة حاليا، مؤكدا أن: “مجالنا لا يحتاج إلى اجتراح المعجزات، بل إلى البحث عن هذه المواد فقط، وهناك منها الكثير في الأفق”.

البيان