Araştırmacılar dünyanın en verimli termoelektrik hasat makinesini tasarladı

Araştırmacılar dünyanın en verimli termoelektrik hasat makinesini tasarladı

Mühendisler, termoelektrik jeneratörlerin esnekliğini ve verimliliğini benzeri görülmemiş seviyelere önemli ölçüde artırabilecek en son teknolojiyi geliştirdiler.

Bu atılım, "mekanik metamalzemelerin" gücünden yararlanarak enerji üretimi alanında devrim yaratma potansiyeline sahiptir.

Bu malzemeler ayrı bir kategoriye aittir ve dolayısıyla doğada mevcut değildir. İç yapıları özenle düzenlenerek üretilirler.

Kore Elektroteknoloji Araştırma Enstitüsü'nden (KERI) araştırmacılar, gerilebilir termoelektrik jeneratörler için esnek, cilde takılabilen bir conta geliştirdi.

Resmi açıklamaya göre, bu gelişme muhtemelen termoelektrik jeneratörün verimliliğini "dünyanın en yüksek seviyesine" çıkarabilir.

Gerilebilir, yüksek verimli termoelektrik jeneratör contası

Termoelektrik jeneratör, Seebeck etkisini kullanarak ısı enerjisini elektrik enerjisine dönüştüren bir cihazdır.

Seebeck etkisi, iki farklı elektrik iletkeni veya yarı iletken arasındaki sıcaklık değişiminin neden olduğu bir voltaj farkıdır. Termoelektrik jeneratörde bu voltaj farkı elektrik akımı üretmek ve böylece elektrik enerjisi üretmek için kullanılır.

Ekibin ana hedefi, deri veya sıcak su boruları gibi kavisli yüzeylerde kullanım için ideal, daha iyi verimliliğe ve esnekliğe sahip bir termoelektrik jeneratör geliştirmekti. Geleneksel termoelektrik jeneratörler ağırlıklı olarak sert seramik baskılı devre kartlarına dayanır ve bu da kavisli yüzeylere uyumu zorlaştırır.

İlginç bir şekilde bilim insanları, meta yapıya sahip deforme olabilen bir conta ekleyerek termoelektrik jeneratörlerin esneyebilirliğini yüzde 35 oranında kayda değer bir oranda artırdılar.

Bir meta yapının kullanılması, termoelektrik jeneratörün yapısal stabilitesini geliştirerek, farklı geometrilere kolayca uyum sağlamasına ve olağanüstü esneme kabiliyeti göstermesine olanak tanır.

Ayrıca contanın kısmi hava boşluğunun sağladığı etkin yalıtım, ısı kaybını azaltarak termoelektrik jeneratörün verimliliğini artırır. Mevcut esnek termoelektrik jeneratörlerle karşılaştırıldığında bu, sıcaklık farkında yüzde 30 oranında şaşırtıcı bir artışa neden oluyor.

KERI'den Dr Hyekyoung Choi şunları söyledi: "Ekipteki araştırmacılar yalnızca yüksek performanslı termoelektrik malzemeler geliştirme bilgisine sahip değil, aynı zamanda modülerleştirme teknolojisine de sahipler" dedi.

Choi şunları ekledi: "Böyle bir yakınsama araştırması ile sinerji yaratabildik ve temel teknoloji geliştirme ve testlerden gerçek hayattaki uygulamalara kadar her şeyi değerlendirebildik."

  Bulgular 24 Ağustos'ta Advanced Energy Materials dergisinde bildirildi.

Çalışma özeti:

Giyilebilir termoelektrik jeneratörler (WTEG'ler), termoelektrik bacakların yapısal desteği için tipik olarak kullanılan yumuşak kapsülleme malzemelerine dayanmaktadır. Dolgu maddesinden kaynaklanan ısı kaybı ve ciltle uyumsuz temas yoluyla düşük ısı transferi, insan vücudu (sıcak taraf) ile doğal çevre (soğuk taraf) arasında küçük bir sıcaklık farkına neden olur.

Yumuşak kapsülleme malzemeleri kullanmak yerine, bacak desteği için kısmen hava ile doldurulmuş deforme olabilen bir conta amaçlanmış ve parazitik ısı transferini önleyerek termoelektrik bacakların termal izolasyonu sağlanmıştır. Deforme olabilen contayı içeren WTEG, yumuşak malzemelerle doldurulmuş geleneksel kapsülleyici yapılara göre %30 daha büyük bir sıcaklık gradyanı sergiler. Ek olarak, deforme olabilen conta, negatif Poisson oranı sayesinde, çevrelerindeki değişikliklere geri dönüşümlü olarak yanıt veren, cilt benzeri gerilebilir giyilebilir cihazlar için uygun olan yardımcı bir meta yapı gösterir.

Optimize edilmiş bacak geometrisi ve doldurma faktörüne sahip WTEG bant tipi, sekiz çift termokupl için 2 uW cm−2 güç çıkışı gösterir; bu, rüzgar olmadan oda sıcaklığında (23 °C) iç mekanda elde edilen gerilebilir TEG'ler arasında rekor düzeyde yüksek bir değerdir. . Bu yaklaşım, termal enerjinin elektrik enerjisine verimli bir şekilde dönüştürülmesinin önünü açıyor ve kendi kendine çalışan giyilebilir elektroniklere yönelik potansiyel uygulamaları genişletiyor.

Kaynak: Interesting Engineering