Konvertera värme till elektricitet effektivt med GMZ Energy

En betydande del av energin, till exempel i bilar, sprids i form av värme i atmosfären, som regel är dessa oåterhämtliga förluster, naturligtvis förknippade med onödiga utgifter. Forskaren Gang Chen, som arbetar vid Massachusetts Institute of Technology i Cambridge, USA, har emellertid lagt upp sig att använda detta bortkastade spillvärme för att optimera energiförbrukningen.

traditionellt, termoelektriska materialsom kan omvandla temperaturskillnaden till skillnaden mellan elektriska potentialer, har låg energieffektivitet, vilket gör deras utbredda användning opraktisk. Men redan 2004 tackade Gang Chen och Karl Richard Soderberg nanoteknik, avsevärt förbättrade effektiviteten hos ett av dessa material, vilket gav möjlighet att skapa mer kostnadseffektiva termoelektriska enheter. År 2008 förbättrade de den termoelektriska omvandlaren baserad på vismut och antimon tellurid med 40 procent.

För att introducera teknik skapade uppfinnare GMZ Energy. Med tidiga framsteg utvecklades termoelektrisk generatorkunna returnera värmen som genereras av fordonet tillbaka till ombordnätverket och därmed öka effektiviteten. Enheten (termoelektrisk TEG-generator) skapar en potentialskillnad när värme rör sig genom halvledaren från dess övre del till kylan (enhetens bas).

I konventionella omvandlare av denna typ reduceras effektiviteten på grund av elektronvibrationer, men innovationen är att övervinna denna skadliga effekt, och därmed ökas energieffektiviteten med 30-60 procent jämfört med analoger, eftersom energi uteslutande överförs av rörelser av elektroner och inte vibrationer.

Den senaste modifieringen av den termoelektriska generatoren kan motstå uppvärmning av dess övre del till 600 grader Celsius, med en bastemperatur på 100 grader Celsius. Detta möjliggör en skillnad på 500 grader för att konvertera kraft till 7,2 W med en enhetsyta på endast 4 cm2. Om en sådan TEG placeras bredvid bilens avgasrör, kommer belastningen på nätverket ombord att reduceras avsevärt och skadliga utsläpp i atmosfären minimeras.

Nyligen, med stöd från det amerikanska energidepartementet, introducerade forskare en stor 200 watt generator, som planeras installeras på tankar för att minska bränslekostnaderna. På liknande sätt planeras optimering i fordonssektorn, där den förväntas öka effektiviteten på grund av TEG med 5 procent.

Många års hårt arbete har hjälpt forskare, efter att ha gått igenom misstag, lära sig att välja rätt material för varje specifikt driftstemperaturområde så att effektiviteten är störst.

För kontinuerlig kommersiell produktion av sina termoelektriska generatorer har GMZ Energy fokuserat på legeringar med en stark kristallin struktur som ger tillförlitlig stabilitet vid höga temperaturer. Planer för framtida användning av sådana material som vismut-tellurid, bly-tellurid, kisel, germanium och andra. Professor Chen ser sitt mål som att stimulera innovation, och viktigast av allt, genomföra innovativa idéer.

Se också om detta ämne:Peltiereffekt - den magiska effekten av elektrisk ström