Egy új berendezés újrahasznosítja az elektronikák által termelt felesleges hőt

Az adatok szerint az Egyesült Államokban termelt energia 70%-a veszik el hőként, ennek nagy részét a számítógépek, autók és az ipari gépek által keltett fölösleges hő teszi ki. A Kalifornia Egyetem mérnökei most létrehoztak egy vékony filmrendszert, amivel ezt a felesleges hőt eddig elérhetetlennek tűnő hatásfokkal képesek energiává visszaalakítani.

A rendszer az úgynevezett piroelektronikai energia konvertálás folyamatát használja, ami a tanulmány eredményei szerint hatásosan képes újrahasznosítani a 100 fok alatti, úgynevezett alacsony minőségű fölösleges hőt. A konvertálás termodinamikai ciklusokkal működik a leghatékonyabban, mint például ahogyan egy autó motorja is a leghatékonyabb. Azonban az autók motorjával szemben a piroelektronikai energia konvertáláshoz nincs szükség mozgó alkatrészekre a hő elektromossággá történő átalakításánál.

Az eredmények alapján az új nanoméretű film technológia kifejezetten megnyerő lehet a különböző nagy sebességű elektronikák által termelt többlethő – aminek itt nem csak az energiapazarlás által okoz problémát, hanem a túlmelegedéssel is – begyűjtésében is, amíg a kutatók szerint rengeteg más lehetséges felhasználási területe is lehet. Az eredmények arról is beszámolnak, hogy az új technológia nagyobb energiasűrűségű és jobb hatásfokkal rendelkezik mint más korábbi piroelektronikai megoldások.

“Tudjuk, hogy új energiaforrásokra lesz szükségünk, azonban jobbnak kell lennünk a számunkra most rendelkezésre álló energia felhasználásában is,” mondta Lane Martin, az egyetem anyag tudomány és mérnöki ismeretek docense. “Ezek a vékony filmek segíthetnek abban, hogy több energiát szorítsunk ki a ma rendelkezésünkre álló minden energiaforrásból.”

A piroelektronikai viselkedést már hosszú ideje ismerjük, azonban eddig nagy kihívást jelentett a piroelektronikai rendszer vékony film változatának a tulajdonságainak mérése. Az új tanulmány jelentős része arra fókuszál, hogy megvizsgálja ennek a módszernek a pontos működését és ezekkel az ismeretekkel javítsák a hatásfokát.

A kutatócsapatnak sikerült egy 50-100 nanométer vastagságú film változatát szintetizálnia az anyagnak, amiből aztán egy piroelektronikai berendezést hoztak létre. Ez a berendezés lehetővé tette a kutatók számára, hogy szimultán mérjék a hőmérsékletet és a létrehozott elektromos áramot ezzel tesztelve a berendezés energiatermelési kapacitását.

“Azzal, hogy létrehoztunk egy vékony film berendezést, képesekké váltunk arra, hogy gyorsan hőt vigyünk be és vigyünk ki a rendszerből, ezzel elérhetővé téve a piroelektronikai energiát eddig példátlan szinten, egy idővel fluktuáló hőforrásnál,” mondta Martin.

A kutatás következő lépéseként a mérnökök tovább szeretnék optimalizálni a berendezések felépítését attól függően, hogy milyen hőmérsékleti tartományt kell lefedniük. A cél ezzel az, hogy a különböző használati tárgyakhoz – például az adott számítógép alkatrészekhez – az általuk kibocsátott hőmennyiség alapján tudjanak piroelektronikai rendszert készíteni – ami a lehető legjobb hatásfokkal képes újrahasznosítani a kibocsátott hőt.

Forrás: nature.com

Szerkesztő: arsratio

Oszd meg

Hozzászólás küldése

Az email címet nem tesszük közzé. A kötelező mezőket * karakterrel jelöljük.