Двигуни внутрішнього згоряння, які зазвичай використовуються в автомобілях, здатні перетворювати лише близько чверті потенційної енергії пального в корисну роботу, тоді як решта енергії втрачається у вигляді тепла через вихлопну систему. Однак нове дослідження продемонструвало, як можна перетворити це втрачене тепло в електричну енергію.
Про це розповідає ProIT
Команда вчених представила прототип термоелектричного генератора, який має потенціал зменшити витрати пального та викиди вуглекислого газу. Це відкриття може суттєво вплинути на розвиток стійкої енергетики.
Проблема низької паливної ефективності
Низька паливна ефективність двигунів внутрішнього згоряння сприяє викидам парникових газів і підкреслює термінову необхідність створення інноваційних систем для утилізації відпрацьованого тепла. Термоелектричні системи використовують спеціальні напівпровідникові матеріали для конвертації тепла в електрику, спираючись на різницю температур. Проте більшість традиційних термоелектричних пристроїв є громіздкими та вимогливими до додаткових систем охолодження.
Принцип роботи нового генератора
Дослідницька група під керівництвом Веньцзе Лі та Беда Поудела змогла усунути ці недоліки, розробивши компактну систему термоелектричного генератора, яка ефективно перетворює відпрацьоване тепло вихлопних газів високошвидкісних транспортних засобів — автомобілів, гелікоптерів та безпілотників — в електроенергію.
Новий термоелектричний генератор використовує напівпровідник з бісмут-телуриду та теплообмінники, подібні до тих, що використовуються в кондиціонерах, для захоплення тепла з вихлопних труб. Крім того, система оснащена радіатором, який допомагає регулювати температуру. Цей радіатор суттєво підвищує температурну різницю, що безпосередньо впливає на електричну потужність пристрою.
Прототип вже демонструє вихідну потужність 40 Вт, що достатньо для живлення звичайної лампочки. Важливо, що високий потік повітря у вихлопних трубах підвищує ефективність роботи пристрою і, відповідно, збільшує виробництво електроенергії.
У процесі моделювання роботи пристрою при високих швидкостях він показав істотну гнучкість. Генератор був здатний виробляти до 56 Вт при швидкості вихлопу, подібній до автомобільної, і до 146 Вт при вихлопних потоках, характерних для гелікоптерів, що еквівалентно 5 та 12 літій-іонним акумуляторам формату 18650 відповідно.
Дослідники зазначають, що ця система може бути вбудована безпосередньо в вихлопні труби без потреби у додаткових системах охолодження.
Нещодавно вчені з Університету Карнегі-Меллон (США) також представили технологію Power-over-Skin, яка дозволяє живити носимі пристрої за рахунок енергії людського тіла.
