تحويل الحرارة إلى كهرباء بكفاءة باستخدام GMZ Energy

جزء كبير من الطاقة ، على سبيل المثال ، في السيارات ، يتبدد في شكل حرارة في الغلاف الجوي ، وكقاعدة عامة ، هو خسائر لا يمكن تعويضها المرتبطة ، بطبيعة الحال ، مع النفقات غير الضرورية. ومع ذلك ، فإن العالم جانج تشن ، الذي يعمل في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا في كامبريدج ، الولايات المتحدة الأمريكية ، قد كلف نفسه بمهمة استخدام هذه الحرارة المهدرة الضائعة لتحسين استهلاك الطاقة.

تقليديا، المواد الحراريةقادرة على تحويل الفرق في درجة الحرارة إلى اختلاف الإمكانات الكهربائية ، لديها كفاءة منخفضة للطاقة ، مما يجعل استخدامها على نطاق واسع غير عملي. ولكن بالفعل في عام 2004 ، قانغ تشن وكارل ريتشارد سودربيرج ، شكرا تكنولوجيا النانو، تحسنت بشكل كبير فعالية واحدة من هذه المواد ، والتي وفرت الفرصة لخلق أكثر فعالية من حيث التكلفة الأجهزة الحرارية. في عام 2008 ، قاموا بتحسين المحولات الكهروضوئية القائمة على البزموت وتيلورايد الأنتيمون بنسبة 40 في المائة.

من أجل تقديم التكنولوجيا ، خلق المخترعين GMZ الطاقة. باستخدام الإنجازات المبكرة ، تم تطويره مولد حراريقادرة على إعادة الحرارة الناتجة عن السيارة إلى الشبكة على متن الطائرة وبالتالي زيادة الكفاءة. يخلق الجهاز (مولد TEG الحراري) فرقًا محتملاً عندما تتحرك الحرارة من خلال أشباه الموصلات من الجزء العلوي إلى البرد (قاعدة الجهاز).

في المحولات التقليدية من هذا النوع ، يتم تقليل الكفاءة بسبب اهتزاز الإلكترون ، ولكن الابتكار هو التغلب على هذا التأثير الضار ، وبالتالي يتم زيادة كفاءة الطاقة بنسبة 30-60 في المئة مقارنة مع النظير ، حيث يتم نقل الطاقة بشكل حصري بواسطة حركة الإلكترونات ، وليس الاهتزاز.

أحدث تعديل للمولد الكهربائي الحراري قادر على تحمل تسخين الجزء العلوي منه إلى 600 درجة مئوية ، مع درجة حرارة قاعدة 100 درجة مئوية. هذا يسمح للفرق 500 درجة مئوية لتحويل الطاقة إلى 7.2 واط مع مساحة الجهاز فقط 4 سم 2. إذا تم وضع TEG بجوار أنبوب العادم في السيارة ، فسيتم تقليل الحمل على الشبكة على متن الطائرة بشكل كبير ، وسيتم تقليل الانبعاثات الضارة في الجو.

في الآونة الأخيرة ، بدعم من وزارة الطاقة الأمريكية ، قدم العلماء بشكل كبير مولد 200 واط، والتي من المقرر أن يتم تثبيتها على الدبابات من أجل تقليل تكاليف الوقود. وبالمثل ، تم التخطيط لتحسين الأداء في قطاع السيارات ، حيث من المتوقع أن يزيد من الكفاءة بسبب TEG بنسبة 5 في المائة.

لقد ساعدت سنوات عديدة من العمل الشاق العلماء ، بعد أن مروا بالأخطاء ، على تعلم كيفية اختيار المادة المناسبة لكل مجموعة محددة من درجات حرارة التشغيل بحيث تكون الكفاءة أكبر.

من أجل الإنتاج التجاري لمولداتها الحرارية على أساس مستمر ، ركزت GMZ Energy على السبائك ذات الهيكل البلوري القوي الذي يوفر الاستقرار الموثوق في درجات الحرارة العالية. خطط للاستخدام المستقبلي لمواد مثل البوريث تيلورايد ، تيلورايد الرصاص ، السيليكون ، الجرمانيوم وغيرها. يرى البروفيسور تشن أن هدفه هو تحفيز الابتكار ، والأهم من ذلك هو تنفيذ الأفكار المبتكرة.

انظر أيضا في هذا الموضوع:تأثير بلتيير - التأثير السحري للتيار الكهربائي