ترجمه؛ مهتاب خسروشاهي

کارخانه خودروسازي فيات ايتاليا يکي از واحدهاي کوچک خودروسازي در جهان تصميم دارد با پيوستن به دو غول خودروسازي جهان، يعني فرانسه و آلمان، مانع از توليد و انتشار دي اکسيدکربن در هواي استنشاقي شود. براساس اعلام اتحاديه اروپا، فاز نخست اين طرح، پيش از اين توسط فرانسه و آلمان از ماه ژوئن سال گذشته ميلادي آغاز شده و پايان آن سال 2015 ميلادي خواهد بود. اکنون پس از آلمان و فرانسه، ايتاليا و انگليس، اين طرح را در راستاي تکميل همان طرح آغاز خواهند کرد. با وجود اعلام اين خبر، هنوز سهم هر يک از اين کشورها و نحوه عملکرد آنها مشخص نشده است. سخنگوي دولت ايتاليا در اين باره مي گويد؛ «مخالفتي با اجراي اين طرح نداريم، اما بايد با فرانسه و انگليس وارد مذاکره شويم تا از محورهاي اصلي برنامه ها و روند اجراي آنها آگاه شويم تا به ديدگاه مشترکي براي شروع و اجراي طرح برسيم.» فعالان محيط زيست معتقدند از آنجايي که ايتاليا و بسياري از کشورهاي اروپايي به لزوم کنترل آلودگي هاي زيست محيطي آگاه هستند، بنابراين چنين برنامه هايي، اغلب با موافقت نهايي طرفين به مرحله اجرا گذاشته مي شود. به گفته اتحاديه اروپا، کشورهاي اروپايي در تلاش هستند با کاهش و کنترل توليد دي اکسيد کربن توليد شده توسط خودروها از 18 درصد به 130 گرم در هر کيلومتر، تا سال 2012 ميلادي، گام هاي موثري را براي کاهش و کنترل آلودگي هوا بردارند. به گفته سخنگوي اتحاديه اروپا، هدف بعدي کشورهاي اروپايي کاهش ميزان توليد دي اکسيد کربن تا 10 گرم در هر کيلومتر با استفاده از فيلترهاي قوي و تهويه هاي مناسب در کنار استفاده از توليد خودروهاي با کيفيت اعلام کرده است.

آينده جگوار

ماه ژوئن گذشته، زماني که فرانسه و آلمان تحقيقات شان را براي کاهش آلودگي هوا با تغيير در شرايط توليد آغاز کردند، ايتاليا در برابر درخواست آنها مقاومت کرد. به ويژه زماني که انگليس از شرکت هاي کوچک خودروسازي چون «استون مارتين» يا کارخانه هاي کم توليدي مانند جگوار درخواست کرد براي کاهش آلودگي به طرح هاي آلمان و فرانسه بپيوندند.

هدف اصلي اين طرح، تحت پوشش قرار دادن واحدهاي توليدي سالم، کم توليد و کوچک اعلام شده است. هر چند اين طرح، طرحي تاثيرگذار در کاهش آلودگي هوا است، اما ايتاليا به دليل ترس از نابودي واحدهاي توليدکننده کوچک و کم توليد خود در برابر اين تصميم مقاومت مي کند. بررسي ها نشان مي دهد فيات حدود 122 گرم ذرات آلوده کننده به هواي استنشاقي تزريق مي کند که اين رقم براي خودروي بي ام و 137 گرم گزارش شده است. شايد تفاوت در ميزان توليد آلاينده ها، يکي از دلايل مقاومت ايتاليا برابر ادغام واحدهاي خودروسازي خود با واحدهاي توليدي کلان مانند شرکت هاي خودروسازي آلمان، انگليس و فرانسه باشد. در واقع به عقيده دولت ايتاليا، ميزان آلاينده خودروهاي ساخت ايتاليا به حدي نيست که نيازي به ادغام اين واحدها با واحدهاي توليدي ساير کشورها با هدف کاهش آلاينده ها باشد. به هر صورت اتحاديه اروپا در تلاش است با اجرايي کردن طرح ادغام شرکت خودروسازي فيات و جگوار با شرکت هاي خودروسازي فرانسه و انگليس و تعطيل کردن واحدهاي کوچک توليد خودرو، از ميزان توليد آلاينده ها بکاهد. به ويژه اينکه با نزديک شدن به سال نو ميلادي، درخواست خريد خودروها افزايش مي يابد و به اين ترتيب طرح ادغام، ناکام خواهد ماند.

عبدالله مصطفايي
دانشمندي به نام «سي بک» در سال 1823 دريافت اگر محل اتصال دو فلز ناهمانند داراي اختلاف دمايي باشد، افت ولتاژ ايجاد مي شود. بعدها اين پديده به نام «پديده سي بک» شناخته شد. حالت معکوس اين پديده آن است که اگر افت ولتاژي در محل اتصال اين دو فلز حفظ شود، يکي از آنها گرم و ديگري سرد مي شود که به آن «پديده Peltier» مي گويند. در سال هاي بعد دانشمندان ديگري نشان دادند وقتي قطره آبي در محل اتصال سيم هاي فلزي ساخته شده از آنتيموان و بيسموت ريخته و جريان الکتريسيته اعمال شود، اين قطره آب يخ خواهد زد و زماني که جريان معکوس مي شود، يخ ذوب مي شود. اين موضوع از اصول سرمايش ترموالکتريکي به شمار مي رود. علت اين پديده آن است که الکترون ها حامل انرژي گرمايي هستند و مي توانند توسط اعمال ولتاژ از باتري، از انتهاي سرد به انتهاي گرم حرکت کنند. بر اين اساس حدود دو دهه بعد موضوع ساخت يخچال هاي ترموالکتريکي براي خانه ها مطرح شد که در آنها از نيمه هادي ها بهره گرفته شد. بعدها اين موضوع به علت محدوديت در سرمايش توسعه چنداني نيافت ولي مثلاً در خودرو براي خنک کردن نوشابه مورد استفاده قرار گرفت. امروزه با توجه به افزايش قيمت حامل هاي انرژي در سطح جهان، دانشمندان در پي آن هستند که با بهره گيري از مواد ترموالکتريک بتوانند حرارت هاي ناخواسته را به اين مواد اعمال کرده و الکتريسيته توليد کنند. يکي از مشهورترين اين حرارت هاي ناخواسته همانا حرارت خروجي از اگزوز خودرو است که گروه هاي زيادي از محققان سعي در بهره برداري از اين حرارت دارند.(علاقه مندان به ديگر روش هاي جديد براي توليد برق مي توانند به مقاله «منابع تازه انرژي در راه است» روزنامه اعتماد، مورخ 28/3/87 مراجعه کنند.)
---
خودروي شما بين 70- 60 درصد از انرژي ورودي را به صورت گرما هدر مي دهد. اين در حالي است که با افزايش کارايي مواد ترموالکتريک مي توان اين شرايط را تغيير داده و اين حرارت را به الکتريسيته تبديل کرد.
همان طور که مي دانيد در موتورهاي بخار از حرارت براي توليد بخار جهت به حرکت درآوردن تجهيزات استفاده مي شود. همان طور که بيان شد، در تجهيزات ترموالکتريکي نيز به طريق مشابه مي توان از حرارت براي حرکت الکترون ها در مسير مورد نياز بهره جست. از آنجايي که در اکثر تجهيزات مکانيکي و الکتريکي حرارت غيرمفيد توليد مي شود، مي توان با بهره گيري از مواد ترموالکتريک از اين حرارت مقادير زيادي انرژي مفيد به دست آورد.
مطالب فوق بدان معني است که با قرار دادن قطعات کوچکي از مواد ترموالکتريک در سطوح گرم يا داغ(مثل اگزوز خودروها يا پروسسور کامپيوترها)، مي توان انرژي توليد کرد.
البته مشکل اينجا است که مواد ترموالکتريک کنوني داراي راندمان پاييني هستند. اين راندمان توسط عدد ZT (ZT figure) تعريف مي شود. بايد گفت به رغم چندين دهه پژوهش هنوز بهترين مواد ترموالکتريک داراي عدد ZT نزديک به يک هستند و فقط زماني که بتوان اين عدد را به حدود 3 تا 4 رساند، مي توان اين روش را با ديگر روش هاي توليد برق مقايسه کرد.

بهبود راندمان

يکي از متغيرهاي عدد ZT، مقدار حرارتي است که يک قطعه مشخص از مواد ترموالکتريک مي تواند در يک لحظه به برق تبديل کند. امروز به اثبات رسيده است که مي توان اين خاصيت را بهبود بخشيد. جوزف هرمانس و ولاديمير يوويچ از دانشگاه ايالتي اهايو روشي را براي تغيير اين خاصيت در ماده تلوريد سرب(مرسوم ترين ماده ترموالکتريک) يافته اند.
اساساً درون ماده تلوريد سرب تعداد معدودي الکترون با امکان دارا بودن انرژي کافي براي تبديل حرارت به الکتريسيته وجود دارد. اصطلاحاً به اين انرژي، انرژي يا سطح فرمي گفته مي شود.
افراد فوق الذکر در آزمايش هاي خود دريافتند با افزودن مقادير کمي تاليم به ترکيب تلوريد سرب مي توان الکترون هاي بيشتري را به اين سطح از انرژي رساند. اين موضوع به دليل رزونانس(تشديد) مناسب بين الکترون هاي موجود در تاليم با ماده تلوريد سرب است.
آزمايش ها نشان مي دهد بهترين کارايي معجون تاليم با تلوريد سرب، در دماي 510-230 درجه سانتيگراد حاصل شده است که اين معادل دماي موتور خودروها است. ضمناً در دماي 510 درجه سانتيگراد عدد ZT به 5/1 مي رسد.

تلفيق دو راهکار

هرمانس مي گويد؛«در سال 2006 پروفسور ماهانتي از دانشگاه ايالتي ميشيگان موفق به محاسبه رزونانس خاص بين الکترون هاي تاليم و الکترون هاي اتم تلوريم شد.»
البته اوايل اين سال ژيفنگ رن و گروه همکارش از کالج بوستون در ماساچوست توانسته بودند ماده ترموالکتريکي با عدد ZT معادل 4/1 را از روش ديگري توليد کنند. آنها به روش فيزيکي ساختمان کريستالي تلوريد بيسموت، آنتيموان را به نحوي تغيير دادند تا حرارت عبوري از اين ماده کاهش يابد و بدين طريق نسبت حرارت تبديل شده به الکتريسيته افزايش يابد که اين به معني افزايش راندمان است.
در اين باره رن متذکر شده است؛«پس از دستاوردهاي ما در زمينه بهبود عدد ZT اکنون زمان مناسبي براي مشاهده نتايج به دست آمده توسط هرمانس ويوويچ است.» يوويچ نيز مي گويد؛«نکته جالب آن است که حالا ما مي توانيم ديدگاه جديد خود را با ديدگاه جديد گروه رن در هم بياميزيم. هر چند تخمين محدوده ZT حاصل از اين تلفيق کار سختي است ولي واضح است که به عدد ZT بالاتر از 5/1 خواهيم رسيد.»

تئوري در مرحله اجرا

همان طور که ذکر شد، با استفاده از گازهاي بدبوي خروجي از اگزوز خودروها مي توان مصرف سوخت خودرو را کاهش داد. اخيراً وزارت انرژي امريکا از خودروسازان خواسته است با به خدمت گرفتن انرژي اتلافي در اگزوز خودروها، مصرف سوخت را به ميزان 10 درصد کاهش دهند و محققان نيز درتلاشند به اين هدف تعيين شده، دست يابند. شرکت جنرال موتورز در حال رسيدن به اين هدف است ولي بايد اذعان کرد اين شرکت در اين مسير تنها نيست و يکي از زيرمجموعه هاي خودروسازي BMW به همراه دانشگاه ايالتي اهايو توجه خود را روي اين موضوع معطوف کرده اند. نهايتاً اين موضوع به بحث «مواد ترموالکتريک» مربوط شد. نبايد فراموش کرد اين بحث دربرگيرنده دانشي است که طي آن سعي مي شود از اختلاف دما براي توليد الکتريسيته و برق استفاده کرد و براي رشد اين دانش نيز هيچ زماني بهتر از دوره کنوني نيست که قيمت سوخت افزايش يافته است و همه از راهکارهاي صرفه جويي در مصرف سوخت حمايت مي کنند.

يانگ که يکي از محققان شرکت جنرال موتورز است، اظهار مي دارد با قرار دادن صفحات فلزي خاص در اطراف اگزوز خودروي شورولت مدل Suburban توانسته اند 5 درصد از مصرف سوخت اين خودرو بکاهند که اين به معني افزايش مسافت يک مايل به ازاي هر گالن سوخت است که در خودروهاي کوچک تر، کاهش مصرف سوخت بيش از اين ارقام خواهد بود. بايد توجه داشت شرکت جنرال موتورز اعلام کرده است رسيدن به کاهش 10 درصدي در مصرف سوخت، فقط در خودروهاي ساخت اين شرکت باعث صرفه جويي معادل 100 ميليون گالن سوخت در سال براي امريکا خواهد شد. از نظر يانگ «اين موضوع بسيار جذابي است.»

در همين ارتباط وزارت انرژي امريکا با پرداخت قسمتي از هزينه اين تحقيقات به خودروسازان توانسته است آنها را در ساخت يک ژنراتور ترموالکتريک براي کاميون هاي سنگين ياري کند. 12 سال پيش، اين مولد تست هايي معادل 550 هزار مايل را از سر گذراند. فير بانکز مدير توسعه تکنولوژي ترموالکتريک اين وزارتخانه است. او متذکر شده است موفقيت دستگاه فوق به راه اندازي يک رقابت در سال 2004 منجر شد تا دستگاهي ساخته شود که بتواند يا جايگزين دينام شود يا به عملکرد آن کمک کند.

براي اين رقابت سه گروه انتخاب شدند که شرکت جنرال موتورز و شرکت BSST که از سازندگان مواد ترموالکتريک به شمار مي رفت، روي خودروهاي سواري متمرکز شدند و دانشگاه ايالتي ميشيگان توجه خود را به کاميون هاي سنگين معطوف کرد. او مي افزايد ساخت ژنراتورهاي ترموالکتريک طي سه سال آينده به توليد انبوه خواهد رسيد. او مي گويد؛«اين فناوري احتمالاً در کوتاه ترين زمان بيشترين تاثير را خواهد گذاشت.»

اساساً اين فناوري شبيه چيزي است که سازمان ناسا براي توليد الکتريسيته در کاوشگر هاي فضايي به خدمت مي گيرد، چون در آنجا نيز تجهيزات مستعد سايش وجود دارند. امروزه حدود 30 سال است که از فناوري ترموالکتريک در کاوشگرهاي فضايي استفاده مي شود.

همان طور که بيان شد دستگاه هاي ترموالکتريک به دو صورت کار مي کنند، يعني اگر به آنها برق داده شود، مي توان از آنها براي سرمايش يا گرمايش استفاده کرد ولي اگر بر آنها اختلاف درجه حرارت اعمال شود، مي توان از آنها الکتريسيته گرفت.

البته خودروسازان بر کارکرد دوم آن متمرکز شده اند. اين بدان خاطر است که در يک موتور احتراق داخلي فقط حدود يک چهارم از انرژي بنزين صرف چرخاندن چرخ ها مي شود و حدود 40 درصد از اين انرژي از اگزوز خارج مي شود و حدود 30 درصد باقيمانده نيز از طريق خنک کردن موتور از بين مي رود. اين بدان معني است که حدود 70 درصد از انرژي سوخت هدر مي رود. حال اگر بتوان قسمتي از اين انرژي را بازيابي و به الکتريسيته تبديل کرد، مي توان بهره وري از سوخت را افزايش داد.

قابل ذکر است که يک خودروي شورولت مدل Suburban طي يک سيکل ترافيک شهري حدود 15 کيلووات توان حرارتي را از اگزوز خارج مي کند که با اين توان قادر خواهيم بود سه يا چهار کولر گازي را به طور همزمان به کار بگيريم.

البته از آنجايي که نمي توان تمامي حرارت خروجي از اگزوز خودرو را تحت کنترل درآورد، بنابراين طبق اطلاعات موجود هنگامي که سرعت اين خودرو حدود 60 - 50 مايل در ساعت است، اين مولد مي تواند 800 وات توان توليد کند. با اين ميزان الکتريسيته مي توان تجهيزاتي از قبيل دستگاه GPS، دستگاه دي وي دي، راديو و احتمالاً پمپ آب خودرو را به کار انداخت.

قرار است دستگاه ساخته شده توسط گروه يانگ سال آينده در اين خودروي شورولت به خدمت گرفته و آزمايش شود. البته قرار است دستگاه ساخته شده توسط محققان دانشگاه ايالتي اهايو و شرکت BSST نيز در سال 2009 روي يک خودروي BMW نصب شود.

همان طور که قبلاً نيز بيان شد، ژنراتورهاي ترموالکتريک با گرم شدن يک قطعه فلزي شروع به کار مي کنند. چون الکترون هاي برانگيخته شده به سمت قسمت فلزي سرد حرکت مي کنند که اين حرکت باعث ايجاد جريان الکتريسيته مي شود.

هنوز مشخص نيست قيمت اين ژنراتور به چه ميزان قيمت خودرو را افزايش مي دهد و بر اين اساس دانشمندان به دنبال آن هستند که اين دستگاه را اقتصادي تر کنند. بل رياست شرکت BSST را بر عهده دارد که يکي از زيرمجموعه هاي شرکت Amerigon Inc است. او در مورد اين ژنراتور مي گويد؛ «تا تجاري سازي اين مواد ترموالکتريک در خودروها چند مرحله ديگر وجود دارد، ولي ما خوشبين هستيم مي توانيم با موفقيت از پس آنها برآييم.»

البته شرکت BSST هم اکنون در پروژه ديگري ضمن همکاري با شرکت Ford Motor Co، قرار است بر پايه مواد ترموالکتريک سيستم هايي را براي کنترل شرايط آب و هوايي توسعه دهد.

در اين پروژه شرکت فورد سيستمي را خواهان است که به جاي آنکه هميشه مقدار زيادي هوا را به درون تمامي فضاي خودرو بدمد تا دماي اتاق خودرو را تغيير دهد، به گونه يي عمل کند که فرد احساس خنکي کند.

مارانويل يکي از محققان شرکت فورد است. او در مورد اين پروژه مي گويد؛ «ما فکر مي کنيم مي توانيم سريع تر احساس خنک شدن را به افراد منتقل کنيم تا سريع تر احساس آرامش کنند و اين در حالي است که توان کمتري نيز صرف سيستم تهويه مطبوع خودرو خواهد شد.»

البته شرکت هوندا نيز از تحقيق هاي دانشگاهي در زمينه سيستم هاي ترموالکتريک حمايت مي کند ولي يکي از سخنگويان آنها اعلام کرده است شرکت آنها داراي برنامه تحقيقاتي در اين زمينه نيست.

(همان طور که در مقاله «شيوه هاي تامين انرژي در خودروهاي جديد» روزنامه اعتماد، مورخ

30/4/87 ذکر شد، قرار است در نسل جديد خودروهاي هيبريدي پريوس مجموعه يي از سلول هاي خورشيدي روي سقف آنها تعبيه شود که در صورت تحقق اين موضوع و به کارگيري مواد ترموالکتريک در خودروهاي جديد مي توان تصور کرد وضعيت توليد الکتريسيته در خودروها به چه ميزان تغيير کرده و بهبود خواهد يافت.)

با توسعه مواد ترموالکتريک مي توان اميدوار بود در آينده بتوان از انرژي هاي حرارتي اتلافي در نيروگاه هاي برق و به خصوص دود خروجي از توربين هاي گازي، مجدداً الکتريسيته توليد کرد.

سيدايمان ضيابري

«اگر ابزارها را در اختيار انسان ها بگذاريم، و آنها فقط از توانايي ذاتي و کنجکاوي خود استفاده کنند، چيزهايي را با شکل هايي خلق خواهند کرد که شما متعجب خواهيد شد؛ تعجبي که پيش بيني هم نمي کرديد،»

اين جمله به ظاهر ساده، از زبان شخصي جاري شده که شايد بارزترين نمونه موفقيت، نبوغ و ثروت در عصر ما باشد. «بيل گيتس» مديرعامل يکي از بزرگ ترين شرکت هاي چندمليتي دنيا و سومين ثروتمند دنياست که دارايي او در حال حاضر معادل 58 ميليارد دلار است،

با اين حال به نظر مي رسد رمز موفقيت حقيقي در همين جمله به ظاهر ساده نهفته باشد، چرا که توانايي هاي طبيعي انسان در صورتي که به طور کامل و صحيح مورد استفاده قرار گيرد، مي تواند انقلابي بر پا کند و معادلات جهان را بر هم بزند. شايد عجيب باشد، اما مي گويند «آلبرت اينشتين» دانشمند جاودانه تاريخ فيزيک، در زمان اوج شکوفايي علمي تنها از سه الي چهار درصد مغز خود استفاده مي کرد و اين به آن معناست که آدمي امروزه تقريباً از ظرفيت و گنجايش ذهن خود هيچ استفاده يي نمي کند، چرا که وقتي او قادر به طراحي رايانه يي است که بتواند 500 ميليارد محاسبه را در ثانيه انجام دهد، خود قدرتي بيش از اين دارد، با اين حال هنوز راهي براي استيلا و تسلط بر اين قدرت مهارناشدني نيافته است.

فناوري را انسان هاي هوشمند و بااستعداد به پيش مي برند و ما کاربران، معمولاً بيش از آنکه اين افراد را بشناسيم، از نتيجه کار آنها استفاده مي کنيم و محصول دسترنج آنها را به عنوان يک ابزار رفاهي در زندگي روزمره به کار مي بنديم.

فناوري ايراني که معمولاً دستاوردهاي فني و علمي ايران و ايرانيان را معرفي و بررسي مي کند، اين هفته تصميم گرفته به سراغ يک نابغه ايراني در عرصه فناوري برود که نام او در جهان، يکي از نام هاي تعيين کننده و تاثيرگذار تکنولوژي است.

پروفسور «حسين اسلامبولچي» مخترع و مهندس برجسته ايراني است که به دليل فعاليت هاي قابل توجه اش در بزرگ ترين شرکت خدمات اينترنت بيسيم در امريکا، شهرتي جهاني يافته است.

AT&T شرکتي چندرسانه يي و ارتباطي است که با بيش از 71 ميليون کاربر در امريکا و مجموع 150 ميليون کاربر جهاني، حدود 310 هزار کارمند و سالانه 118 ميليارد دلار سود خالص دارد.

پروفسور «اسلامبولچي» که در سال 2001 ميلادي به عنوان مخترع سال نيوجرسي شناخته شد و همه مقاطع تحصيلي تا پايان PhD خود را در دانشگاه کاليفرنيا گذراند، بيش از 10 سمت را در شرکت AT&T تجربه کرده و سالانه شش ميليون دلار درآمد دارد.

جايزه يي که او از انجمن اختراعات نيوجرسي دريافت کرده، پيش از وي به افرادي همچون «آلبرت اينشتين» و «توماس اديسون» اعطا شده و وي را در زمره بزرگان بي نظير علم و تکنولوژي قرار مي دهد.

او بيش از هزار اختراع به ثبت رسانده و اختراعات بسياري نيز در دست ثبت دارد و يکي از برنامه ريزان افق فناوري و تکنولوژي مخابراتي 20 ساله امريکاست که براساس اهدافي تعريف شده، بايد فاصله شرکت هاي مخابراتي، تکنولوژي، رسانه يي و خدمات دهنده اينترنتي در امريکا با ساير دنيا را بيشتر و طولاني تر کند.

او در ماه هاي گذشته يک وب پورتال عظيم اينترنتي به نام Divio را طراحي کرد که به کاربران امکان مي دهد کانال هاي شخصي محتويات ديجيتال را به وسيله جديدترين و پيشرفته ترين امکانات Web2.0 براي خود بسازند.

در سال 2005 ميلادي، روزنامه نيويورک تايمز در وصف شخصيت علمي او اين طور نوشت؛ «اسلامبولچي همان استراتژيست فني پشت پرده طرح ناگهاني و جاه طلبانهAT&T براي تبديل شدن به بزرگ ترين شرکت امريکايي است که سيستم هاي امنيت شبکه را توليد مي کند.»

در طرح 20 ساله Venture Partners که دکتر «اسلامبولچي» خود بنيانگذار و طراح آن است، بايد تا سال 2020 ميلادي بهترين مشاوره هاي فني و اطلاعاتي به شرکت هاي بزرگي که در سراسر امريکا مي خواهند سيستم هاي شبکه يي، اينترنتي و ارتباطي طراحي کنند، داده شود و مقدمات نرم افزاري و سخت افزاري لازم براي طراحي زيرساخت هاي متناسب با هر کدام از آنها فراهم شود. همچنين سيستم ها و پروتکل هاي جديد حفاظت از اطلاعات روي اينترنت، اينترانت، WAN و LAN از طريق اين برنامه ارائه مي شود و سخت افزارهاي مورد نياز براي تامين نيازهاي هر شرکت در صورت لزوم طراحي خواهد شد.

«حسين اسلامبولچي» در حال حاضر با گروهي متشکل از حدود 100 مخترع ، پژوهشگر، مشاور، طراح، برنامه نويس، اقتصاددان و استاد دانشگاه در پروژه هاي مختلف فعاليت مي کند و هدف اصلي اش ايجاد يک تحول اساسي و پايدار در سيستم هاي شبکه يي و اطلاع رساني دنياست.

اين مخترع بزرگ ايراني به ندرت مصاحبه مي کند، اما يکي از معدود گفت وگو هاي او با رسانه هاي ايراني در سال 2005 توسط روزنامه دنياي اقتصاد منتشر شد. به زودي گفت وگوي اختصاصي «اعتماد» با پروفسور «اسلامبولچي» را در همين صفحه بخوانيد،

دانشمندي به نام «سي بک» در سال 1823 دريافت اگر محل اتصال دو فلز ناهمانند داراي اختلاف دمايي باشد، افت ولتاژ ايجاد مي شود. بعدها اين پديده به نام «پديده سي بک» شناخته شد. حالت معکوس اين پديده آن است که اگر افت ولتاژي در محل اتصال اين دو فلز حفظ شود، يکي از آنها گرم و ديگري سرد مي شود که به آن «پديده Peltier» مي گويند. در سال هاي بعد دانشمندان ديگري نشان دادند وقتي قطره آبي در محل اتصال سيم هاي فلزي ساخته شده از آنتيموان و بيسموت ريخته و جريان الکتريسيته اعمال شود، اين قطره آب يخ خواهد زد و زماني که جريان معکوس مي شود، يخ ذوب مي شود. اين موضوع از اصول سرمايش ترموالکتريکي به شمار مي رود. علت اين پديده آن است که الکترون ها حامل انرژي گرمايي هستند و مي توانند توسط اعمال ولتاژ از باتري، از انتهاي سرد به انتهاي گرم حرکت کنند. بر اين اساس حدود دو دهه بعد موضوع ساخت يخچال هاي ترموالکتريکي براي خانه ها مطرح شد که در آنها از نيمه هادي ها بهره گرفته شد. بعدها اين موضوع به علت محدوديت در سرمايش توسعه چنداني نيافت ولي مثلاً در خودرو براي خنک کردن نوشابه مورد استفاده قرار گرفت. امروزه با توجه به افزايش قيمت حامل هاي انرژي در سطح جهان، دانشمندان در پي آن هستند که با بهره گيري از مواد ترموالکتريک بتوانند حرارت هاي ناخواسته را به اين مواد اعمال کرده و الکتريسيته توليد کنند. يکي از مشهورترين اين حرارت هاي ناخواسته همانا حرارت خروجي از اگزوز خودرو است که گروه هاي زيادي از محققان سعي در بهره برداري از اين حرارت دارند.(علاقه مندان به ديگر روش هاي جديد براي توليد برق مي توانند به مقاله «منابع تازه انرژي در راه است» روزنامه اعتماد، مورخ 28/3/87 مراجعه کنند.)





خودروي شما بين 70- 60 درصد از انرژي ورودي را به صورت گرما هدر مي دهد. اين در حالي است که با افزايش کارايي مواد ترموالکتريک مي توان اين شرايط را تغيير داده و اين حرارت را به الکتريسيته تبديل کرد.

همان طور که مي دانيد در موتورهاي بخار از حرارت براي توليد بخار جهت به حرکت درآوردن تجهيزات استفاده مي شود. همان طور که بيان شد، در تجهيزات ترموالکتريکي نيز به طريق مشابه مي توان از حرارت براي حرکت الکترون ها در مسير مورد نياز بهره جست. از آنجايي که در اکثر تجهيزات مکانيکي و الکتريکي حرارت غيرمفيد توليد مي شود، مي توان با بهره گيري از مواد ترموالکتريک از اين حرارت مقادير زيادي انرژي مفيد به دست آورد.

مطالب فوق بدان معني است که با قرار دادن قطعات کوچکي از مواد ترموالکتريک در سطوح گرم يا داغ(مثل اگزوز خودروها يا پروسسور کامپيوترها)، مي توان انرژي توليد کرد.

البته مشکل اينجا است که مواد ترموالکتريک کنوني داراي راندمان پاييني هستند. اين راندمان توسط عدد ZT (ZT figure) تعريف مي شود. بايد گفت به رغم چندين دهه پژوهش هنوز بهترين مواد ترموالکتريک داراي عدد ZT نزديک به يک هستند و فقط زماني که بتوان اين عدد را به حدود 3 تا 4 رساند، مي توان اين روش را با ديگر روش هاي توليد برق مقايسه کرد.

بهبود راندمان

يکي از متغيرهاي عدد ZT، مقدار حرارتي است که يک قطعه مشخص از مواد ترموالکتريک مي تواند در يک لحظه به برق تبديل کند. امروز به اثبات رسيده است که مي توان اين خاصيت را بهبود بخشيد. جوزف هرمانس و ولاديمير يوويچ از دانشگاه ايالتي اهايو روشي را براي تغيير اين خاصيت در ماده تلوريد سرب(مرسوم ترين ماده ترموالکتريک) يافته اند.

اساساً درون ماده تلوريد سرب تعداد معدودي الکترون با امکان دارا بودن انرژي کافي براي تبديل حرارت به الکتريسيته وجود دارد. اصطلاحاً به اين انرژي، انرژي يا سطح فرمي گفته مي شود.

افراد فوق الذکر در آزمايش هاي خود دريافتند با افزودن مقادير کمي تاليم به ترکيب تلوريد سرب مي توان الکترون هاي بيشتري را به اين سطح از انرژي رساند. اين موضوع به دليل رزونانس(تشديد) مناسب بين الکترون هاي موجود در تاليم با ماده تلوريد سرب است.

آزمايش ها نشان مي دهد بهترين کارايي معجون تاليم با تلوريد سرب، در دماي 510-230 درجه سانتيگراد حاصل شده است که اين معادل دماي موتور خودروها است. ضمناً در دماي 510 درجه سانتيگراد عدد ZT به 5/1 مي رسد.

تلفيق دو راهکار

هرمانس مي گويد؛«در سال 2006 پروفسور ماهانتي از دانشگاه ايالتي ميشيگان موفق به محاسبه رزونانس خاص بين الکترون هاي تاليم و الکترون هاي اتم تلوريم شد.»

البته اوايل اين سال ژيفنگ رن و گروه همکارش از کالج بوستون در ماساچوست توانسته بودند ماده ترموالکتريکي با عدد ZT معادل 4/1 را از روش ديگري توليد کنند. آنها به روش فيزيکي ساختمان کريستالي تلوريد بيسموت، آنتيموان را به نحوي تغيير دادند تا حرارت عبوري از اين ماده کاهش يابد و بدين طريق نسبت حرارت تبديل شده به الکتريسيته افزايش يابد که اين به معني افزايش راندمان است.

در اين باره رن متذکر شده است؛«پس از دستاوردهاي ما در زمينه بهبود عدد ZT اکنون زمان مناسبي براي مشاهده نتايج به دست آمده توسط هرمانس ويوويچ است.» يوويچ نيز مي گويد؛«نکته جالب آن است که حالا ما مي توانيم ديدگاه جديد خود را با ديدگاه جديد گروه رن در هم بياميزيم. هر چند تخمين محدوده ZT حاصل از اين تلفيق کار سختي است ولي واضح است که به عدد ZT بالاتر از 5/1 خواهيم رسيد.»

تئوري در مرحله اجرا

همان طور که ذکر شد، با استفاده از گازهاي بدبوي خروجي از اگزوز خودروها مي توان مصرف سوخت خودرو را کاهش داد. اخيراً وزارت انرژي امريکا از خودروسازان خواسته است با به خدمت گرفتن انرژي اتلافي در اگزوز خودروها، مصرف سوخت را به ميزان 10 درصد کاهش دهند و محققان نيز درتلاشند به اين هدف تعيين شده، دست يابند. شرکت جنرال موتورز در حال رسيدن به اين هدف است ولي بايد اذعان کرد اين شرکت در اين مسير تنها نيست و يکي از زيرمجموعه هاي خودروسازي BMW به همراه دانشگاه ايالتي اهايو توجه خود را روي اين موضوع معطوف کرده اند. نهايتاً اين موضوع به بحث «مواد ترموالکتريک» مربوط شد. نبايد فراموش کرد اين بحث دربرگيرنده دانشي است که طي آن سعي مي شود از اختلاف دما براي توليد الکتريسيته و برق استفاده کرد و براي رشد اين دانش نيز هيچ زماني بهتر از دوره کنوني نيست که قيمت سوخت افزايش يافته است و همه از راهکارهاي صرفه جويي در مصرف سوخت حمايت مي کنند.

يانگ که يکي از محققان شرکت جنرال موتورز است، اظهار مي دارد با قرار دادن صفحات فلزي خاص در اطراف اگزوز خودروي شورولت مدل Suburban توانسته اند 5 درصد از مصرف سوخت اين خودرو بکاهند که اين به معني افزايش مسافت يک مايل به ازاي هر گالن سوخت است که در خودروهاي کوچک تر، کاهش مصرف سوخت بيش از اين ارقام خواهد بود. بايد توجه داشت شرکت جنرال موتورز اعلام کرده است رسيدن به کاهش 10 درصدي در مصرف سوخت، فقط در خودروهاي ساخت اين شرکت باعث صرفه جويي معادل 100 ميليون گالن سوخت در سال براي امريکا خواهد شد. از نظر يانگ «اين موضوع بسيار جذابي است.»

در همين ارتباط وزارت انرژي امريکا با پرداخت قسمتي از هزينه اين تحقيقات به خودروسازان توانسته است آنها را در ساخت يک ژنراتور ترموالکتريک براي کاميون هاي سنگين ياري کند. 12 سال پيش، اين مولد تست هايي معادل 550 هزار مايل را از سر گذراند. فير بانکز مدير توسعه تکنولوژي ترموالکتريک اين وزارتخانه است. او متذکر شده است موفقيت دستگاه فوق به راه اندازي يک رقابت در سال 2004 منجر شد تا دستگاهي ساخته شود که بتواند يا جايگزين دينام شود يا به عملکرد آن کمک کند.

براي اين رقابت سه گروه انتخاب شدند که شرکت جنرال موتورز و شرکت BSST که از سازندگان مواد ترموالکتريک به شمار مي رفت، روي خودروهاي سواري متمرکز شدند و دانشگاه ايالتي ميشيگان توجه خود را به کاميون هاي سنگين معطوف کرد. او مي افزايد ساخت ژنراتورهاي ترموالکتريک طي سه سال آينده به توليد انبوه خواهد رسيد. او مي گويد؛«اين فناوري احتمالاً در کوتاه ترين زمان بيشترين تاثير را خواهد گذاشت.»

اساساً اين فناوري شبيه چيزي است که سازمان ناسا براي توليد الکتريسيته در کاوشگر هاي فضايي به خدمت مي گيرد، چون در آنجا نيز تجهيزات مستعد سايش وجود دارند. امروزه حدود 30 سال است که از فناوري ترموالکتريک در کاوشگرهاي فضايي استفاده مي شود.

همان طور که بيان شد دستگاه هاي ترموالکتريک به دو صورت کار مي کنند، يعني اگر به آنها برق داده شود، مي توان از آنها براي سرمايش يا گرمايش استفاده کرد ولي اگر بر آنها اختلاف درجه حرارت اعمال شود، مي توان از آنها الکتريسيته گرفت.

البته خودروسازان بر کارکرد دوم آن متمرکز شده اند. اين بدان خاطر است که در يک موتور احتراق داخلي فقط حدود يک چهارم از انرژي بنزين صرف چرخاندن چرخ ها مي شود و حدود 40 درصد از اين انرژي از اگزوز خارج مي شود و حدود 30 درصد باقيمانده نيز از طريق خنک کردن موتور از بين مي رود. اين بدان معني است که حدود 70 درصد از انرژي سوخت هدر مي رود. حال اگر بتوان قسمتي از اين انرژي را بازيابي و به الکتريسيته تبديل کرد، مي توان بهره وري از سوخت را افزايش داد.

قابل ذکر است که يک خودروي شورولت مدل Suburban طي يک سيکل ترافيک شهري حدود 15 کيلووات توان حرارتي را از اگزوز خارج مي کند که با اين توان قادر خواهيم بود سه يا چهار کولر گازي را به طور همزمان به کار بگيريم.

البته از آنجايي که نمي توان تمامي حرارت خروجي از اگزوز خودرو را تحت کنترل درآورد، بنابراين طبق اطلاعات موجود هنگامي که سرعت اين خودرو حدود 60 - 50 مايل در ساعت است، اين مولد مي تواند 800 وات توان توليد کند. با اين ميزان الکتريسيته مي توان تجهيزاتي از قبيل دستگاه GPS، دستگاه دي وي دي، راديو و احتمالاً پمپ آب خودرو را به کار انداخت.

قرار است دستگاه ساخته شده توسط گروه يانگ سال آينده در اين خودروي شورولت به خدمت گرفته و آزمايش شود. البته قرار است دستگاه ساخته شده توسط محققان دانشگاه ايالتي اهايو و شرکت BSST نيز در سال 2009 روي يک خودروي BMW نصب شود.

همان طور که قبلاً نيز بيان شد، ژنراتورهاي ترموالکتريک با گرم شدن يک قطعه فلزي شروع به کار مي کنند. چون الکترون هاي برانگيخته شده به سمت قسمت فلزي سرد حرکت مي کنند که اين حرکت باعث ايجاد جريان الکتريسيته مي شود.

هنوز مشخص نيست قيمت اين ژنراتور به چه ميزان قيمت خودرو را افزايش مي دهد و بر اين اساس دانشمندان به دنبال آن هستند که اين دستگاه را اقتصادي تر کنند. بل رياست شرکت BSST را بر عهده دارد که يکي از زيرمجموعه هاي شرکت Amerigon Inc است. او در مورد اين ژنراتور مي گويد؛ «تا تجاري سازي اين مواد ترموالکتريک در خودروها چند مرحله ديگر وجود دارد، ولي ما خوشبين هستيم مي توانيم با موفقيت از پس آنها برآييم.»

البته شرکت BSST هم اکنون در پروژه ديگري ضمن همکاري با شرکت Ford Motor Co، قرار است بر پايه مواد ترموالکتريک سيستم هايي را براي کنترل شرايط آب و هوايي توسعه دهد.

در اين پروژه شرکت فورد سيستمي را خواهان است که به جاي آنکه هميشه مقدار زيادي هوا را به درون تمامي فضاي خودرو بدمد تا دماي اتاق خودرو را تغيير دهد، به گونه يي عمل کند که فرد احساس خنکي کند.

مارانويل يکي از محققان شرکت فورد است. او در مورد اين پروژه مي گويد؛ «ما فکر مي کنيم مي توانيم سريع تر احساس خنک شدن را به افراد منتقل کنيم تا سريع تر احساس آرامش کنند و اين در حالي است که توان کمتري نيز صرف سيستم تهويه مطبوع خودرو خواهد شد.»

البته شرکت هوندا نيز از تحقيق هاي دانشگاهي در زمينه سيستم هاي ترموالکتريک حمايت مي کند ولي يکي از سخنگويان آنها اعلام کرده است شرکت آنها داراي برنامه تحقيقاتي در اين زمينه نيست.

(همان طور که در مقاله «شيوه هاي تامين انرژي در خودروهاي جديد» روزنامه اعتماد، مورخ

30/4/87 ذکر شد، قرار است در نسل جديد خودروهاي هيبريدي پريوس مجموعه يي از سلول هاي خورشيدي روي سقف آنها تعبيه شود که در صورت تحقق اين موضوع و به کارگيري مواد ترموالکتريک در خودروهاي جديد مي توان تصور کرد وضعيت توليد الکتريسيته در خودروها به چه ميزان تغيير کرده و بهبود خواهد يافت.)

با توسعه مواد ترموالکتريک مي توان اميدوار بود در آينده بتوان از انرژي هاي حرارتي اتلافي در نيروگاه هاي برق و به خصوص دود خروجي از توربين هاي گازي، مجدداً الکتريسيته توليد کرد.