به گزارش سیناپرس، سیستم های تامین کننده انرژی، گرمای هدر رفته را نیز تولید می کنند مانند گرمایی که از لوله های آب گرم در ساختمان ها و لوله های اگزوز در وسایل نقلیه ساطع می شود. به گفته دانشمندان در ایالت پن و آزمایشگاه ملی انرژی های تجدید پذیر، یک ژنراتور ترموالکتریک جدید می تواند از گرمای هدر رفته برق تولید کند.
شاشانک پریا (Shashank Priya) معاون پژوهشی و پروفسور علوم و مهندسی مواد در ایالت پن، گفت: مقدار زیادی گرمای حاصل از انرژی مصرفی ما اساساً هدر شده و اغلب مستقیماً در جو پراکنده می شود. ما راه های مقرون به صرفه ای با شکل های هم شکل برای به دام انداختن و تبدیل آن گرما به انرژی قابل استفاده نداشته ایم.
محققان ایالت پن در حال کار بر روی بهبود عملکرد ژنراتورهای ترموالکتریک، دستگاه هایی هستند که می توانند تفاوت دما را به الکتریسیته تبدیل کنند. به گفته دانشمندان، هنگامی که دستگاه ها در نزدیکی منبع گرما قرار می گیرند، الکترون هایی که از سمت گرما به سمت سرما حرکت می کنند، جریان الکتریکی تولید می کنند.
در کارهای قبلی، این تیم تحقیقاتی دستگاه‌های سختی را ایجاد کردند که کارآمدتر از واحدهای تجاری در کاربردهای با دمای بالا بودند. به گفته دانشمندان، اکنون این تیم فرآیند تولید جدیدی را برای تولید دستگاه های انعطاف پذیری ایجاد کرده است که توان خروجی و کارایی بالاتری را ارائه می دهند.
ونجی لی (Wenjie Li) استادیار پژوهشی در ایالت پن، گفت: این نتایج مسیری امیدوارکننده به سوی استفاده گسترده از فناوری ترموالکتریک در کاربرد بازیافت گرمای زباله ارائه می کند. این می تواند تأثیر قابل توجهی بر توسعه ژنراتورهای عملی حرارتی تا الکتریکی داشته باشد.
به گفته دانشمندان، دستگاه‌های انعطاف پذیر بهتر با منابع گرمای زباله مانند لوله ها در ساختمان های صنعتی و مسکونی و وسایل نقلیه سازگاری دارند و نیازی به چسباندن آنها بر روی سطوح مانند دستگاه های سنتی و سخت نیست، که باعث کاهش بیشتر کارایی می شود.
محققان اعلام کردند که در آزمایش هایی که روی دودکش گاز انجام شد، دستگاه جدید ۱۵۰ درصد چگالی توان بالاتری نسبت به سایر واحدهای پیشرفته نشان داد. یک نسخه کوچک شده، با اندازه ای معادل 0.00194 مترمربع، مزیت تراکم توان ۱۱۵ درصد خود را حفظ کرد. به گفته دانشمندان، این نسخه زمانی که روی سطح داغ قرار می گرفت، مجموع توان خروجی ۵۶.۶ وات را نشان می داد.
پریا می گوید: به یک نیروگاه صنعتی فکر کنید که لوله هایی به طول صدها متر دارد. اگر بتوانید این دستگاه ها را در اطراف ناحیه ای به این بزرگی بپیچید، می توانید کیلووات ها انرژی از گرمای هدر رفته تولید کنید که معمولاً هدر می شود.
دستگاه های ترموالکتریک از زوج های کوچکی تشکیل شده اند که هر کدام شبیه یک میز با دو پایه هستند. بسیاری از این زوج های دو پا به هم متصل شده و معمولاً یک دستگاه صاف و مربعی را تشکیل می دهند.
در ساخت دستگاه جدید، دانشمندان شش زوج را در امتداد یک نوار نازک قرار دادند. آنها سپس از فویل فلزی انعطاف پذیر برای اتصال ۱۲ نوار به یکدیگر استفاده کردند و دستگاهی با ۷۲ زوج ایجاد کردند. به گفته دانشمندان از فلز مایع بین لایه های هر نوار برای بهبود عملکرد دستگاه استفاده شد.
شکاف های بین نوارها انعطاف پذیری را برای قرار گرفتن در اطراف اشکال مانند لوله ها فراهم می کند. به گفته دانشمندان، این شکاف ها همچنین امکان انعطاف پذیری در تغییر ضریب پر شدن یا نسبت بین مساحت مواد ترموالکتریک و مساحت دستگاه را فراهم می کند که می تواند برای بهینه سازی دستگاه های ترموالکتریک برای منابع مختلف گرما استفاده شود.
شرح کامل این پژوهش و یافته های حاصل از آن در آخرین شماره مجله تخصصی Applied Materials & Interfaces منتشر شده است.
مترجم: فاطمه امینی