راندمان تبدیل بیش از 60٪ بهبود یافته است – ScienceDaily


یک مطالعه جدید از دانشگاه Wollongong بر چالش بزرگ مواد ترموالکتریک غلبه کرده است که می تواند گرما را به برق تبدیل کند و بالعکس ، بهره وری تبدیل را بیش از 60 improve بهبود دهید.

برنامه های فعلی و بالقوه آینده از یخچال با نگهداری کم تا تولید کم انرژی با کربن صفر متغیر است ، که ممکن است شامل وسایل کوچک شخصی باشد که از گرمای بدن خود تغذیه می کنند.

پروفسور شیاولین وانگ از UOW گفت: “جداسازی حمل و نقل الکترونیکی (مبتنی بر الکترون) و حرارتی (مبتنی بر فونون) بازی را در این صنعت تغییر می دهد.”

برنامه ها و چالش های ترموالکتریک

مواد مبتنی بر بیسموت تلوراید (Bi2به3، Sb2به3 و آلیاژهای آنها) موفق ترین مواد ترموالکتریک در شبکه تجاری هستند و برنامه های فعلی و آینده به دو دسته تقسیم می شوند: تبدیل برق به گرما و بالعکس:

  • تبدیل برق به گرما: واحد برودتی مطمئن با نگهداری کم (پمپ حرارتی) بدون قطعات متحرک ، بدون سر و صدا و لرزش.
  • تبدیل گرما به برق ، از جمله تولید انرژی فسیلی از طیف گسترده ای از منابع حرارتی یا تأمین نیرو در دستگاه های خرد “رایگان” با استفاده از دمای محیط یا دمای بدن.

بازیابی گرما از منابع گرمای آزاد و فراوان تأمین شده توسط گرمای بدن ، اتومبیل ها ، زندگی روزمره و روند صنعتی بهره مند می شود. بدون نیاز به باتری یا برق ، می توان از مواد ترموالکتریک برای تأمین انرژی سنسورهای هوشمند در مکان های دور از دسترس و غیرقابل دسترسی استفاده کرد.

چالش مداوم مواد ترموالکتریک تعادل خواص الکتریکی و حرارتی است: در بیشتر موارد ، بهبود خصوصیات الکتریکی مواد (هدایت الکتریکی بالاتر) به معنای وخامت خصوصیات حرارتی (هدایت حرارتی بالاتر) و بالعکس است.

گوانگ زای یانگ ، نویسنده اصلی ، PhD گفت: “اصلی این است که حمل و نقل حرارتی و حمل و نقل الکتریکی از هم جدا شوند.

کارایی بهتر از طریق جدایی

این تیم با استفاده از طراحی های مهندسی و ساختاری نقص های نانو مقدار کمی ذرات نانوبورون آمورف به مواد ترموالکتریک مبتنی بر بیسموت تلوراید اضافه کردند.

ذرات نانوبورون آمورف با استفاده از روش پخت پلاسما جرقه ای (SPS) معرفی شدند.

پروفسور شیاولین وانگ ، نویسنده ، توضیح می دهد: “این رسانایی گرمایی مواد را کاهش می دهد و در عین حال انتقال الکترونیکی آن را افزایش می دهد.”

پروفسور وانگ توضیح می دهد: “رمز مهندسی مواد ترموالکتریک دستکاری فونون و حمل و نقل الکترونیکی است.”

از آنجا که الکترون ها گرما را حمل می کنند و الکتریسیته را هدایت می کنند ، مهندسی مواد صرفاً بر اساس حمل و نقل الکترونیکی به طور مداوم بین خصوصیات حرارتی و الکتریکی مصالحه می کند.

از طرف دیگر تلفنها فقط گرما را حمل می کنند. بنابراین ، مسدود کردن انتقال فونون هدایت حرارتی ناشی از ارتعاشات شبکه را کاهش می دهد بدون اینکه بر خصوصیات الکترونیکی تأثیر بگذارد.

گوانگزی یانگ می گوید: “کلید بهبود بهره وری ترموالکتریک به حداقل رساندن شار گرما از طریق مسدود کردن فونون ها و حداکثر رساندن شار الکترون از طریق (انتقال الکترون) است.” “این آغاز راندمان راندمان گرمایی بالا در مواد ماست.”

نتیجه کارایی تبدیل رکورد بالا 11.3٪ است که 60٪ بهتر از مواد ذوب منطقه در بازار است.

جدا از موفقیت آمیزترین مواد ترموالکتریک تجاری ، مواد مبتنی بر بیسموت تلوراید عایق های توپولوژیکی معمولی نیز هستند.


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*