A Pennsylvaniai Állami Egyetem kutatói által kifejlesztett kompakt termoelektromos generátor képes az autók, helikopterek és pilóta nélküli légijárművek (UAV) kipufogógázából származó hőt felhasználható elektromos energiává alakítani. A csapat prototípusa 40 wattos teljesítményt ért el, amely elegendő egy villanykörte működtetéséhez – olvasható egy sajtóközleményben, amiről az InterestingEngineering is beszámolt.
Ismert tény, hogy a belső égésű motorok, amelyek hagyományosan a járműveket hajtják, csupán körülbelül 25 százalékos hatásfokkal rendelkeznek. Magyarán, amikor autót használunk, a benzinben tárolt energia háromnegyede hő formájában elvész.
Mivel a világ egyre nagyobb mértékben szenved a széndioxid-kibocsátástól, és a tiszta energia technológiák terén sem látható áttörés, elengedhetetlenné válik az olyan technológiák fejlesztése, amelyek csökkenthetik a meglévő rendszerek kibocsátásait.
A termoelektromos generátorok a különböző hőmérsékletű felületek közti különbséget használják ki energia előállítására. Ezt a koncepciót már régóta ismerik, és általában félvezető anyagokat alkalmaznak a megvalósítására.
A generátorok tervezése azonban összetett feladat, és egy külső hűtőrendszerre támaszkodnak a hőmérséklet-különbség fenntartása érdekében. Ez általában vizes hűtési rendszert igényel, amely növeli a generátor méretét, és kevésbé teszi sokoldalúan alkalmazhatóvá.
A Pennsylvaniai Állami Egyetem Wenjie Li és Bed Poudel által vezetett kutatócsoportja innovatív tervezési megközelítéssel oldotta meg ezeket a hiányosságokat.
A kutatók a vizes hűtési rendszer helyett légkondicionálókban is használt hőcserélőket alkalmaztak, hogy megfogják a kipufogócsövekből távozó hőt. A termoelektromos generátort bizmut-tellurid félvezető anyagból készítették, és hozzáadtak egy hőelvezető elemet (heatsink) is a tervezéshez. A hőelvezető feladata a hőmérséklet-különbség növelése, ami közvetlenül növeli az energiatermelés mértékét.
A prototípus 40 wattos teljesítményt ért el, amely elegendő egy villanykörte működtetéséhez. Ennél is fontosabb, hogy a kutatók megfigyelték, hogy a kipufogócsövekben jellemző magas légáramlás jelentősen javítja a generátor teljesítményét.
A csapat szimulációkat végzett olyan környezetekben, ahol ilyen feltételek fennállnak, és megállapították, hogy rendszerük még nagyobb energiát termelhet. Például egy autó 56 wattot, míg egy helikopter kipufogója már 146 wattot termelhet – ez 12 lítium-ion akkumulátor energiatartalmának felel meg.
A rendszer beilleszthető a meglévő járművek kipufogónyílásaiba is, mivel nem igényel kiegészítő hűtési infrastruktúrát. A kutatók bíznak benne, hogy ezzel megnyílik az út a termoelektromos eszközök mindennapi járművekbe történő integrálása előtt, és hozzájárulhat a jelenleg elvesző energia visszanyeréséhez.
Kiemelt kép: Unsplash
S.Rita
