Μετατρέψτε αποτελεσματικά τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια με την GMZ Energy

Ένα σημαντικό μέρος της ενέργειας, για παράδειγμα, στα αυτοκίνητα, διασκορπίζεται με τη μορφή θερμότητας στην ατμόσφαιρα, κατά κανόνα, πρόκειται για ανεπανόρθωτες απώλειες, φυσικά, που συνδέονται με περιττά έξοδα. Ωστόσο, ο επιστήμονας Gang Chen, ο οποίος εργάζεται στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης στο Κέιμπριτζ των Η.Π.Α., έχει αναλάβει να χρησιμοποιήσει αυτή τη σπατάλη θερμότητας για να βελτιστοποιήσει την κατανάλωση ενέργειας.

Παραδοσιακά θερμοηλεκτρικά υλικάικανή να μετατρέπει τη διαφορά θερμοκρασίας στη διαφορά των ηλεκτρικών δυνατοτήτων, έχει χαμηλή ενεργειακή απόδοση, πράγμα που καθιστά την ευρεία χρήση τους μη πρακτική. Αλλά ήδη από το 2004, ο Gang Chen και ο Karl Richard Soderberg, ευχαριστώ νανοτεχνολογία, βελτίωσε σημαντικά την αποτελεσματικότητα ενός από αυτά τα υλικά, γεγονός που έδωσε την ευκαιρία να δημιουργηθεί πιο οικονομικά αποδοτικό θερμοηλεκτρικές συσκευές. Το 2008, βελτίωσαν το θερμοηλεκτρικό μετατροπέα με βάση το βισμούθιο και το τελλουρίδιο του αντιμονίου κατά 40%.

Προκειμένου να εισαχθεί η τεχνολογία, δημιουργήθηκαν οι εφευρέτες GMZ Energy. Χρησιμοποιώντας πρώιμα επιτεύγματα, αναπτύχθηκε θερμοηλεκτρική γεννήτριαικανή να επιστρέψει τη θερμότητα που παράγεται από το όχημα πίσω στο εποχούμενο δίκτυο και έτσι να αυξήσει την αποδοτικότητα. Η συσκευή (θερμοηλεκτρική γεννήτρια TEG) δημιουργεί μια διαφορά δυναμικού όταν η θερμότητα μετακινείται μέσω του ημιαγωγού από το ανώτερο τμήμα της στο ψυχρό (στη βάση της συσκευής).

Σε συμβατικούς μετατροπείς αυτού του τύπου, η αποδοτικότητα μειώνεται λόγω των κραδασμών ηλεκτρονίων, αλλά η καινοτομία είναι να ξεπεραστεί αυτό το επιζήμιο φαινόμενο και έτσι η ενεργειακή απόδοση αυξάνεται κατά 30-60% σε σύγκριση με τα ανάλογα, επειδή η ενέργεια μεταδίδεται αποκλειστικά από την κίνηση ηλεκτρονίων και όχι από κραδασμούς.

Η τελευταία τροποποίηση της θερμοηλεκτρικής γεννήτριας μπορεί να αντέξει τη θέρμανση του άνω μέρους της σε 600 βαθμούς Κελσίου, με θερμοκρασία βάσης 100 βαθμών Κελσίου. Αυτό επιτρέπει τη διαφορά των 500 βαθμών Κελσίου για τη μετατροπή της ισχύος σε 7,2 W με χώρο συσκευής μόλις 4 cm2. Αν τοποθετηθεί ένα τέτοιο TEG δίπλα στον αγωγό εξαγωγής του αυτοκινήτου, τότε το φορτίο στο εποχούμενο δίκτυο θα μειωθεί σημαντικά και οι επιβλαβείς εκπομπές στην ατμόσφαιρα θα ελαχιστοποιηθούν.

Πρόσφατα, με την υποστήριξη του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, οι επιστήμονες εισήγαγαν ένα μεγάλο Γεννήτρια 200 watt, το οποίο προβλέπεται να εγκατασταθεί σε δεξαμενές προκειμένου να μειωθεί το κόστος των καυσίμων. Ομοίως, προγραμματίζεται βελτιστοποίηση στον τομέα της αυτοκινητοβιομηχανίας, όπου αναμένεται αύξηση της αποδοτικότητας λόγω της TEG κατά 5%.

Πολλά χρόνια σκληρής δουλειάς βοήθησαν τους επιστήμονες, έχοντας περάσει από λάθη, να μάθουν πώς να επιλέγουν το κατάλληλο υλικό για κάθε συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασιών λειτουργίας, έτσι ώστε η απόδοση να είναι μεγαλύτερη.

Για την εμπορική παραγωγή των θερμοηλεκτρικών γεννητριών της σε συνεχή βάση, η GMZ Energy έχει επικεντρωθεί σε κράματα με ισχυρή κρυσταλλική δομή που παρέχει αξιόπιστη σταθερότητα σε υψηλές θερμοκρασίες. Σχέδια για τη μελλοντική χρήση τέτοιων υλικών όπως βινύθιο τελλουρίδιο, μόλυβδος τελλουριούχο, πυρίτιο, γερμάνιο και άλλα. Ο καθηγητής Chen θεωρεί ότι ο στόχος του είναι να τονώσει την καινοτομία και, το σημαντικότερο, να εφαρμόσει καινοτόμες ιδέες.

Δείτε επίσης σχετικά με αυτό το θέμα:Το φαινόμενο Peltier - το μαγικό αποτέλεσμα του ηλεκτρικού ρεύματος