Kunne forme hukommelseslegeringer udnytte varmeenergi fra biler?

I en tid med faldende brændstofressourcer og stigende benzinomkostninger gør autofabrikanter alt hvad de kan for at gøre biler mere energieffektive. Men der er et åbenlyst sted, hvor energi simpelthen smides væk, mens en bil kører: i varmen, der kommer ud af halerøret.

Den første termodynamiske lov fortæller os, at energi hverken kan skabes eller ødelægges, men det betyder ikke, at en bestemt mængde af den ikke kan blive ubrugelig. Generelt efterlader ubrugelig energi et system i form af varme, og i en bil findes meget af den spildte varmeenergi i udstødningen. Men hvad nu hvis vi kunne omdanne noget af den varmeenergi tilbage til en nyttig form - som f.eks. Elektricitet? General Motors har udviklet en prototypenhed, der gør netop dette ved hjælp af formhukommelseslegeringer (SMA'er). En SMA er en legering, der kan fremstilles til at have to forskellige former afhængigt af temperaturen, en såkaldt hjemmets tilstand, når det er varmt, og en anden tilstand, når det er køligt. Flyt et stykke formhukommelseslegering frem og tilbage mellem varme og kolde omgivelser, og det skifter frem og tilbage mellem disse to former. Forskere har i mange år erkendt, at SMA'er, der ekstruderes i ledninger, kan være en måde at producere brugbar energi fra varme på, men GM's system er den første til at vise ægte løfter som en måde at generere elektricitet i en bil.

For at forstå, hvordan GM's enhed fungerer, kan du forestille dig et system med tre roterende remskiver arrangeret i hjørnerne af en trekant. Tilslutning af remskiverne er et kontinuerligt bånd lavet af formhukommelseslegeringsledninger. Hvis det ene hjørne af dette remskive er placeret nær en bils varme udstødningsrør og de to andre hjørner i et køligere, bedre ventileret område, vil båndet samle sig i sin kortere hjemmetilstand, når det nærmer sig remskiven i det varme hjørne. Denne sammentrækning vil trække resten af ​​båndet efter det, hvilket får remskiverne til at rotere og bevæge mere af ledningen mod den opvarmede remskive. De roterende remskiver trækker derefter den opvarmede SMA-ledning tilbage mod det kølige område, hvor det vil ekspandere igen i en fortsat cyklus. Den cirkulære bevægelse, der produceres af remskiverne, kan bruges til at drive en generator, der producerer elektricitet, som igen kan køre bilens radio, klimaanlæg, elektrisk stikkontakt - uanset hvad der kræves en relativt lav strømkilde.

Ifølge GMs forskere skulle det tage omkring ti år at flytte denne enhed fra prototype til praktisk anvendelse, men der er mange problemer, der stadig står i vejen. At skabe SMA-ledningen med sin hjemmestatusform er en tidskrævende proces - i øjeblikket tager det cirka tre måneder - og metaludmattelse gør SMA'er modtagelige for at gå i stykker, efter at de har været brugt i et stykke tid. GMs eksisterende prototype genererer kun omkring to watt elektricitet, men det forskningshold, der er ansvarlig for det, mener, at dette kan opskaleres til praktiske anvendelser. Naturligvis går applikationerne til elektricitet, der genereres af formmetallegeringer, langt ud over biler, men SMA'er kommer sandsynligvis ikke til generel brug som et middel til genanvendelse af varmeenergi i flere år fremover.