تبدیل گرمای هدر رفته به برق با کمک یک مولد انعطاف‌پذیر

به گزارش مجله خبری نگارو به نقل از تک‌اکسپلور، گرمای هدر رفته مانند گرمایی که از لوله‌های آب در ساختمان‌ها و لوله‌های اگزوز خودرو‌ها منتشر می‌شود را می‌توان با روشی جدید به برق تبدیل کرد. به گفته‌ی دانشمندان ایالات پنسیلوانیا و آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر، یک مولد ترموالکتریکی جدید انعطاف‌پذیر می‌تواند دور لوله‌ها و سایر سطوح گرم قرار بگیرد و گرمای هدر رفته را به طور کارآمدتری نسبت به قبل، تبدیل به برق کند.

"شاشنک پریا" (Shashank Priya) معاون پژوهشی و استاد علوم و مهندسی مواد در ایالت پن می‌گوید: بخش عمده‌ای از گرمای انرژی مصرفی ما دور ریخته می‌شود و اغلب در جو پخش می‌شود. ما راه‌های مقرون به صرفه با اشکال منسجم برای به دام انداختن و تبدیل این گرما به انرژی تجدیدپذیر نداشتیم. این تحقیقات جدید این مسیر را ایجاد می‌کند.

محققان ایالت پن برای بهبود عملکرد مولد‌های ترموالکتریک که می‌توانند گرما را به الکتریسیته تبدیل کنند، به فعالیت پرداخته‌اند.

به گفته‌ی دانشمندان زمانی که این دستگاه‌ها در نزدیکی منبع گرما قرار می‌گیرند، الکترون‌هایی که از بخش گرم به سمت بخش سرد حرکت می‌کنند باعث ایجاد جریان الکتریکی می‌شوند.

در تحقیقات پیشین، این تیم دستگاه‌های سفت و سختی ایجاد کردند که کارآمدتر از واحد‌های تجاری در دما‌های بالا بودند. اکنون آن‌ها فرآیند تولیدی جدیدی ایجاد کرده‌اند که طی آن می‌توان دستگاه‌هایی انعطاف‌پذیر با توان خروجی بالا و کارایی بیشتر توسعه داد.

"ونجی لی" (Wenjie Li)، استادیار پژوهشی در ایالت پن می‌گوید: این نتایج مسیر امیدوار کننده‌ای به سوی استفاده گسترده از فناوری‌های ترموالکتریک در بازیافت گرمای هدر رفته ایجاد می‌کند و می‌تواند اثر قابل توجهی بر توسعه مولد‌های حرارتی و الکتریکی بگذارد.

به گفته‌ی دانشمندان، دستگاه‌های انعطاف‌پذیر بهتر به منابع گرمایی مانند لوله‌های صنعتی و مسکونی متصل می‌شوند و برخلاف دستگاه‌های سنتی نیازی به چسباندن آن‌ها به سطوح نیست.

در آزمایشی که بر روی یک لوله گاز انجام شد این دستگاه ۱۵۰ درصد چگالی توان بیشتری نسبت به سایر دستگاه‌های پیشرفته داشت. یک نسخه از آن که کمی بیشتر از سه اینچ مربع بود، برتری ۱۱۵ درصدی چگالی توان را حفظ کرد.

این نسخه زمانی که روی سطح داغ قرار گرفت، مجموع توان خروجی ۵۶.۶ وات را نشان داد.

"پریا" می‌گوید: یک کارخانه صنعتی با صد‌ها فوت لوله را تصور کنید. اگر بتوان این دستگاه را به دور آن‌ها قرار داد می‌توان کیلووات‌ها انرژی از گرمای هدر رفته تولید کرد. می‌توان گرمای هدر رفته را به چیزی مفید تبدیل کرد.

دستگاه‌های ترموالکتریک از بخش‌های دوتایی کوچکی تشکیل می‌شوند که هر یک شبیه به یک میز با دوپایه هستند. بسیاری از این بخش‌های دوتایی به یکدیگر متصل هستند و یک دستگاه مسطح و مربعی را تشکیل می‌دهند.

در ساخت این دستگاه جدید، دانشمندان شش بخش دوتایی را در امتداد یک نوار نازک قرار دادند. سپس آن‌ها از فویل فلزی انعطاف‌پذیر برای متصل کردن ۱۲ نوار به هم استفاده کردند و دستگاهی با ۷۲ بخش دوتایی ساختند. برای بهبود عملکرد از فلز مایع بین لایه‌های هر نوار استفاده شد.

"بد پودل" (Bed Poudel) , دانشیار پژوهشی در ایالت پن می‌گوید: با افزایش مقیاس این دستگاه‌ها اغلب چگالی توان از دست می‌رود و بنابراین ساخت مولد‌های ترموالکتریک در مقیاس بالا کار دشواری است. این موضوع عملکرد فوق‌العاده دستگاه ۷۲ بخشی ما را نشان می‌دهد. به گفته‌ی دانشمندان این دستگاه بالاترین توان خروجی و چگالی توان را در یک مولد ترموالکتریک واحد نشان داد.

شکاف‌های بین نوار‌ها نیز باعث ایجاد انعطاف‌پذیری برای قرار گرفتن روی اشکال لوله مانند می‌شود.