ساخت ماده ای که از گرمای تلف شده برق تولید می کند
محققان موفق به تولید ماده ای شده اند که میتواند گرمای تلف شده را بگیرد – گرمایی که از اگزوز ماشین یا دودکش های صنعتی خارج می شود- و آن را به الکتریسته تبدیل کند.
به گزارش بولتن نیوز، این مواد که اصطلاحا ترموالکتریکی گفته می شود، چهار برابر بیشتر از مواد مشابه انرژی تولید می کنند. تیمی که روی این موضوع کار می کند می گوید این باعث می شود که وسیله های نقلیه مسافت بیشتری را بپیمایند یا میتواند انرژی که در نیروگاه ها تلف می شود را دوباره به نیروگاه برگرداند.
محققان می گویند : ” انرژی اکثر صنایع به صورت گرما تلف می شود و تبدیل مقداری از این گرمای اتلافی به برق مصرفی می تواند باعث کاهش مصرف سوخت های فسیلی و انتشار گاز c02 شود.
این ترکیب جدید از نیوبیوم، آهن، آنیتموان و تیتانیوم ساخته شده و با استفاده از یک تکنیک به اسم "پرس داغ” (hot pressing) ساخته می شود. در این تکنیک برای اعمال بیشترین فشار و گرما به مواد از یک دستگاه پرس هیدرولیکی استفاده می شود.
این تیم از دانشگاه هوستون فهمیدند که وقتی آنها به مواد جدیدیشان فشار زیادی اعمال می کنند (تقریبا ۲۰۰۰ درجه فارنهایت یا ۱۰۹۳ درجه سلسیوس ) ضریب قدرت مواد را به طور غیرمنتظره ای بالا می برند.
نسبت توانی که از منبع گرفته به توانی که مصرف می شود ضریب توان یک ماده گفته می شود.وقتی ماده ای ضریب توان یک داشته باشد این بدان معنی است که این ماده همه ی توانی را که از منبع می گیرد مصرف می کند اما این مواد جدید ضریب توانشان ۵۵ است.
سر دسته ی تیم محققان زیفنگ رن می گوید: ضریب توان ۴۰، برای بسیاری ازمواد ترموالکتریک خوب است وی اضافه می کند که تعداد زیادی از مواد ترموالکتریکی ضریب توان ۲۰ تا ۳۰ دارند. مواد ترموالکتریک از طریق هدایت جریان گرم از محیط های گرم به سرد، برق تولید می کنند و اختلاف دما را به ولتاژ تبدیل می کند برای بدست آوردن ولتاژ، ترموالکتریک ها باید هادی الکتریکی خوبی و هادی گرمایی بدی باشند.
متاسفانه به خاطر اینکه هدایت الکتریکی و گرمایی مواد با هم رابطه ی مستقیم دارد ساختن موادی که بازده ی ترموالکتریکی بالایی دارد سخت است. مشخصه ای که دانشمندان آن را با سمبل ZT نشان می دهند.
برای مثال اگر مواد شما ۱۰۰ وات گرما بگیرد و ۱۰ وات برق تولید کند، بازده ی ۱۰ درصد دارد.
در حال حاضر پربازده ترین ماده ی ترموالکتریکی ZT برابر ۲.۶ دارد. مقدار ۳ برای ZT ، به عنوان مقدار پایه برای ترموالکتریک های تجاری با دوام در نظر گرفته شده است. پس ما هنوز برای داشتن مواد ترموالکتریک با بازده کافی که بتواند بازار انرژی را تغییر دهد، راه درازی را در پیش داریم.
اما تیمی از هوستون می گوید : شاید ما روی ZT، به عنوان معیاری از موفقیت مواد ترموالکتریک اهمیت زیادی قائل شده ایم
چون به هر حال این مواد توان خروجی زیادی را تضمین نمی کنند.
در حالی که موادی که ZT فقط ۴ را دارند می تواند تولید حدود ۲۲ وات در هر سانتیمتر مربع را تضمین کند و این مقدار حدود ۴ برابر بیشتر از ۵ تا ۶ واتی است که به طور معمول تولید می شود.
رن در مطبوعات گفته است "همه ی جامعه ی ترموالکتریکی، روی بالا بردن ZT تمرکز کرده اند در حالی که در کاربرد های عملی بازده ی بالا تنها نگرانی ما نیست”
وقتی منبع حرارتی ظرفیت بالایی داشته باشد، مثل حرارت خورشیدی یا وقتی هزینه ی منبع حرارتی عامل مهمی به شمار رود مانند اتلاف انرژی در اتومبیل ها و صنعت استیل، چگالی توان خروجی به اندازه ی بازده اهمیت پیدا می کند.
رن شرکتی به اسم APOWER تاسیس کرده است تا مواد جدیدش را برای تجاری سازی آماده کند. ” امیدواریم این یک قدم در مسیر درست برای مواد ترموالکتریک باشد چون ۹۰ درصد الکتریسیته ی جهان توسط انرژی حرارتی تولید می شود و تقریبا دو سوم آن به صورت گرما تلف می شود که الکتریسیته ی زیادی است که ما میتوانیم از آن استفاده کنیم.
محققان می گویند : ” انرژی اکثر صنایع به صورت گرما تلف می شود و تبدیل مقداری از این گرمای اتلافی به برق مصرفی می تواند باعث کاهش مصرف سوخت های فسیلی و انتشار گاز c02 شود.
این ترکیب جدید از نیوبیوم، آهن، آنیتموان و تیتانیوم ساخته شده و با استفاده از یک تکنیک به اسم "پرس داغ” (hot pressing) ساخته می شود. در این تکنیک برای اعمال بیشترین فشار و گرما به مواد از یک دستگاه پرس هیدرولیکی استفاده می شود.
این تیم از دانشگاه هوستون فهمیدند که وقتی آنها به مواد جدیدیشان فشار زیادی اعمال می کنند (تقریبا ۲۰۰۰ درجه فارنهایت یا ۱۰۹۳ درجه سلسیوس ) ضریب قدرت مواد را به طور غیرمنتظره ای بالا می برند.
نسبت توانی که از منبع گرفته به توانی که مصرف می شود ضریب توان یک ماده گفته می شود.وقتی ماده ای ضریب توان یک داشته باشد این بدان معنی است که این ماده همه ی توانی را که از منبع می گیرد مصرف می کند اما این مواد جدید ضریب توانشان ۵۵ است.
سر دسته ی تیم محققان زیفنگ رن می گوید: ضریب توان ۴۰، برای بسیاری ازمواد ترموالکتریک خوب است وی اضافه می کند که تعداد زیادی از مواد ترموالکتریکی ضریب توان ۲۰ تا ۳۰ دارند. مواد ترموالکتریک از طریق هدایت جریان گرم از محیط های گرم به سرد، برق تولید می کنند و اختلاف دما را به ولتاژ تبدیل می کند برای بدست آوردن ولتاژ، ترموالکتریک ها باید هادی الکتریکی خوبی و هادی گرمایی بدی باشند.
متاسفانه به خاطر اینکه هدایت الکتریکی و گرمایی مواد با هم رابطه ی مستقیم دارد ساختن موادی که بازده ی ترموالکتریکی بالایی دارد سخت است. مشخصه ای که دانشمندان آن را با سمبل ZT نشان می دهند.
برای مثال اگر مواد شما ۱۰۰ وات گرما بگیرد و ۱۰ وات برق تولید کند، بازده ی ۱۰ درصد دارد.
در حال حاضر پربازده ترین ماده ی ترموالکتریکی ZT برابر ۲.۶ دارد. مقدار ۳ برای ZT ، به عنوان مقدار پایه برای ترموالکتریک های تجاری با دوام در نظر گرفته شده است. پس ما هنوز برای داشتن مواد ترموالکتریک با بازده کافی که بتواند بازار انرژی را تغییر دهد، راه درازی را در پیش داریم.
اما تیمی از هوستون می گوید : شاید ما روی ZT، به عنوان معیاری از موفقیت مواد ترموالکتریک اهمیت زیادی قائل شده ایم
چون به هر حال این مواد توان خروجی زیادی را تضمین نمی کنند.
در حالی که موادی که ZT فقط ۴ را دارند می تواند تولید حدود ۲۲ وات در هر سانتیمتر مربع را تضمین کند و این مقدار حدود ۴ برابر بیشتر از ۵ تا ۶ واتی است که به طور معمول تولید می شود.
رن در مطبوعات گفته است "همه ی جامعه ی ترموالکتریکی، روی بالا بردن ZT تمرکز کرده اند در حالی که در کاربرد های عملی بازده ی بالا تنها نگرانی ما نیست”
وقتی منبع حرارتی ظرفیت بالایی داشته باشد، مثل حرارت خورشیدی یا وقتی هزینه ی منبع حرارتی عامل مهمی به شمار رود مانند اتلاف انرژی در اتومبیل ها و صنعت استیل، چگالی توان خروجی به اندازه ی بازده اهمیت پیدا می کند.
رن شرکتی به اسم APOWER تاسیس کرده است تا مواد جدیدش را برای تجاری سازی آماده کند. ” امیدواریم این یک قدم در مسیر درست برای مواد ترموالکتریک باشد چون ۹۰ درصد الکتریسیته ی جهان توسط انرژی حرارتی تولید می شود و تقریبا دو سوم آن به صورت گرما تلف می شود که الکتریسیته ی زیادی است که ما میتوانیم از آن استفاده کنیم.
منبع: مجله علمی ایران
شما می توانید مطالب و تصاویر خود را به آدرس زیر ارسال فرمایید.
bultannews@gmail.com
