Sıcak Yüzeyleri Sararak Boşa Harcanan Isıyı Elektriğe Dönüştüren Cihaz
Hayatlarımıza enerji sağlayan enerji sistemleri aynı zamanda, binalardaki sıcak su borularından ve araçlardaki egzoz borularından yayılan ısı gibi, bir ısı israfına neden olur . Penn State ve Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’ndaki bilim insanlarına göre, yeni bir esnek termoelektrik jeneratör, boruları ve diğer sıcak yüzeyleri sarabilmekte ve boşa harcanan ısıyı önceden mümkün olandan daha verimli bir şekilde elektriğe dönüştürebilmektedir.
Penn State’de araştırmadan sorumlu başkan yardımcısı ve Malzeme Bilimi Ve Mühendisliği Profesörü Shashank Priya, “Tükettiğimiz enerjiden gelen büyük miktarda ısı esasen atılıyor, çoğu zaman doğrudan atmosfere dağılıyor,” demiştir. “Bu ısıyı yakalayıp kullanılabilir enerjiye dönüştürmek için uygun maliyetli yollar mevcut değildi. Bu araştırma, bu kapıyı açmaktadır.”
Penn State araştırmacıları, sıcaklık farklılıklarını elektriğe dönüştürebilen termoelektrik jeneratörlerin performansını iyileştirmek için çalışmaktadırlar. Bilim insanları, cihazlar bir ısı kaynağının yanına yerleştirildiğinde, sıcak taraftan soğuk tarafa hareket eden elektronların bir elektrik akımı ürettiğini söylemiştir.
Önceki çalışmalarda ekip, yüksek sıcaklık uygulamalarında ticari ünitelerden daha verimli olan katı cihazlar meydana getirmiştir. Bilim insanları, ekibin şimdi daha yüksek güç çıkışı ve verimlilik sunan esnek cihazlar üretmek için yeni bir üretim süreci geliştirdiğini söylemiştir.
Penn State’de yardımcı araştırma profesörü olan Wenjie Li, “Bu sonuçlar, termoelektrik teknolojisinin atık ısı geri kazanım uygulamasında yaygın olarak kullanılmasına yönelik umut verici bir yol sağlıyor” demiştir.
Bilim insanları, esnek cihazların endüstriyel ve konut binalarındaki ve araçlardaki borular gibi atık ısı kaynaklarına daha iyi uyduğunu söylemiştir. Ayrıca, verimliliği daha da azaltan geleneksel, sert cihazlar gibi yüzeylere yapıştırılmaları gerekmez.
Bilim insanlarının Applied Materials & Interfaces’te bildirdiğine göre, bir gaz bacası üzerinde yürütülen testlerde, yeni cihaz diğer son teknoloji ünitelerden %150 daha yüksek güç yoğunluğu sergilemiştir. 3 inç karenin biraz üzerinde olan büyütülmüş bir versiyon, %115 güç yoğunluğu avantajını korumuştur. Bilim insanları, bu versiyonun sıcak yüzeye yerleştirildiğinde toplam 56.6 watt güç çıkışı sergilediğini söylemiştir.
Priya, “Yüzlerce fit uzunluğunda boruları olan bir endüstriyel enerji santrali düşünün,” demiştir. “Bu cihazları o kadar geniş bir alanın etrafına sarabilirseniz, sadece normalde atılan ısıdan kilovatlarca enerji üretebilir ve atılan ısıyı faydalı bir şeye dönüştürebilirsiniz.”
Termoelektrik cihazlar, her biri iki ayaklı bir masaya benzeyen küçük çiftlerden oluşur. Bu iki bacaklı çiftlerin çoğu birbirine bağlanır ve tipik olarak düz, kare bir cihaz oluşturmaktadır. Yeni cihaz oluşturulurken, ince bir şerit boyunca altı çift yerleştirmişlerdir. Daha sonra 12 şeridi birbirine bağlamak için esnek metal folyo kullanmışlar ve 72 çiftli bir cihaz oluşturmuşlardır. Cihazın performansını artırmak için her şeridin katmanları arasında sıvı metal kullanıldığını söylemişlerdir.
Penn State’de Doçent Araştırma Profesörü Bed Poudel, “Bu cihazları büyüttüğünüzde, genellikle güç yoğunluğunu kaybedersiniz, bu da büyük ölçekli termoelektrik jeneratörlerin üretilmesini zorlaştırır. Bu, 72 çiftli cihazımızın olağanüstü performansını göstermektedir,” demiştir.
Araştırmacılar, 72 çiftli cihazın, tek bir termoelektrik jeneratörden bildirilen en yüksek çıkış gücünü ve cihaz güç yoğunluğunu sergilediğini söylemiştir.
Şeritler arasındaki boşluklar, boru gibi şekillerin etrafına sığacak esneklik sağlamaktadır. Boşlukların aynı zamanda doldurma faktörünü veya termoelektrik malzeme alanı ile cihazın alanı arasındaki oranı değiştirmede esnekliğe izin verdiğini ve farklı ısı kaynakları için termoelektrik cihazları optimize etmek için kullanılabilecek olduğunu belirtilmiştir.
Kaynak: Techxplore
