Az autó kipufogógázának termoelektromos energiává alakítása
A belsőégésű motorok, a gázüzemű autók motorjai az üzemanyag potenciális energiájának csak a negyedét használják fel, míg a többi a kipufogógázon keresztül hőként elvész. Az ACS Applied Materials & Interfaces-ben megjelent tanulmány bemutatja, hogyan lehet a kipufogó hőt elektromos árammá alakítani. A kutatók bemutatnak egy termoelektromos generátorrendszer prototípusát, amely csökkentheti az üzemanyag-fogyasztást és a szén-dioxid-kibocsátást – ez egy lehetőség a fenntartható energiával kapcsolatos kezdeményezések javítására a gyorsan változó világban.
Az üzemanyag-felhasználás hiánya hozzájárul az üvegházhatású gázok kibocsátásához, és hangsúlyozza az innovatív hulladékhő-visszanyerő rendszerek szükségességét. A hővisszanyerő rendszerek, az úgynevezett termoelektromos rendszerek, félvezető anyagokat használnak a hő elektromos árammá alakítására a hőmérséklet-különbség alapján. Azonban sok meglévő termoelektromos eszköz nehéz és összetett, és további hűtővízre van szükség, amelyet a szükséges hőmérséklet-különbség fenntartásához használnak. Wenjie Li és Bed Poudel vezette kutatócsoport most egy kompakt termoelektromos generátorrendszert fejlesztett ki, amely hatékonyan alakítja át a nagysebességű járművek, például autók, helikopterek és pilóta nélküli légi járművek kipufogógázából származó hulladékhőt energiává.
A kutatók új termoelektromos generátora bizmut-telluridból készült félvezetőt tartalmaz, és hőcserélőket használ (hasonlóan a légkondicionálókban használtakhoz) a járművek kipufogóvezetékeiből származó hő megkötésére. A csapat egy olyan hardvert is beépített, amely szabályozza a hőmérsékletet, az úgynevezett hűtőbordát. A hűtőborda jelentősen megnöveli a hőmérséklet-különbséget, ami közvetlenül befolyásolja a rendszer elektromos teljesítményét. Prototípusuk 40 watt kimeneti teljesítményt ért el, ami nagyjából elegendő egy villanykörte áramellátásához. Fontos, hogy az eredmények azt mutatják, hogy a nagy légáramlási feltételek, mint például a kipufogócsövekben, növelik a hatékonyságot, ezáltal növelik a rendszer elektromos teljesítményét.
A nagy sebességű környezetet utánzó szimulációkban a hulladékhő rendszer nagy sokoldalúságot mutatott; rendszerük akár 56 W-ot produkált autószerű kipufogósebességeknél, és 146 W-ot helikopterszerű kipufogógáz-sebességeknél, ami 5, illetve 12 lítium-ion 18650-es akkumulátornak felel meg. A kutatók szerint gyakorlati rendszerük közvetlenül integrálható a meglévő kipufogónyílásokba anélkül, hogy további hűtőrendszerekre lenne szükség. Ahogy a tiszta energia megoldások iránti kereslet fokozódik, hozzáteszik, hogy ez a munka előkészítheti az utat a termoelektromos eszközök nagy sebességű járművekbe történő gyakorlati integrálása felé.
(forrás: American Chemical Society)
