Двигатели внутреннего сгорания, которые обычно используются в автомобилях, способны преобразовывать лишь около четверти потенциальной энергии топлива в полезную работу, в то время как остальная энергия теряется в виде тепла через выхлопную систему. Однако новое исследование продемонстрировало, как можно преобразовать это потерянное тепло в электрическую энергию.
Об этом сообщает ProIT
Команда ученых представила прототип термоэлектрического генератора, который имеет потенциал снизить расход топлива и выбросы углекислого газа. Это открытие может существенно повлиять на развитие устойчивой энергетики.
Проблема низкой топливной эффективности
Низкая топливная эффективность двигателей внутреннего сгорания способствует выбросам парниковых газов и подчеркивает срочную необходимость создания инновационных систем для утилизации отработанного тепла. Термоэлектрические системы используют специальные полупроводниковые материалы для конвертации тепла в электричество, опираясь на разницу температур. Однако большинство традиционных термоэлектрических устройств являются громоздкими и требуют дополнительных систем охлаждения.
Принцип работы нового генератора
Исследовательская группа под руководством Вэньцзе Ли и Беда Поудела смогла устранить эти недостатки, разработав компактную систему термоэлектрического генератора, которая эффективно преобразует отработанное тепло выхлопных газов высокоскоростных транспортных средств — автомобилей, вертолетов и беспилотников — в электроэнергию.
Новый термоэлектрический генератор использует полупроводник на основе висмут-теллурида и теплообменники, подобные тем, что используются в кондиционерах, для захвата тепла из выхлопных труб. Кроме того, система оснащена радиатором, который помогает регулировать температуру. Этот радиатор существенно увеличивает температурную разницу, что непосредственно влияет на электрическую мощность устройства.
Прототип уже демонстрирует выходную мощность 40 Вт, что достаточно для питания обычной лампочки. Важно, что высокий поток воздуха в выхлопных трубах повышает эффективность работы устройства и, соответственно, увеличивает производство электроэнергии.
В процессе моделирования работы устройства при высоких скоростях он показал значительную гибкость. Генератор был способен производить до 56 Вт при скорости выхлопа, аналогичной автомобильной, и до 146 Вт при выхлопных потоках, характерных для вертолетов, что эквивалентно 5 и 12 литий-ионным аккумуляторам формата 18650 соответственно.
Исследователи отмечают, что эта система может быть встроена непосредственно в выхлопные трубы без необходимости в дополнительных системах охлаждения.
Недавно ученые из Университета Карнеги-Меллон (США) также представили технологию Power-over-Skin, которая позволяет питать носимые устройства за счет энергии человеческого тела.
