Вихлопні гази в електроенергію ─ новий прототип генератора здатен виробляти до 146 Вт потужності

Двигуни внутрішнього згоряння, які використовуються в автомобілях, застосовують приблизно чверть потенційної енергії пального, тоді як решта втрачається у вигляді тепла через вихлопну систему. Нове дослідження демонструє, як можна перетворити це втрачене тепло на електроенергію.

Вчені представили прототип термоелектричного генератора, який може допомогти зменшити витрати пального та викиди вуглекислого газу. Це відкриває нові можливості для розвитку стійкої енергетики.

Низька паливна ефективність сприяє викидам парникових газів і підкреслює необхідність розробки інноваційних систем утилізації відпрацьованого тепла. Термоелектричні системи використовують напівпровідникові матеріали для перетворення тепла на електроенергію на основі різниці температур. Однак більшість сучасних термоелектричних пристроїв є важкими та складними у використанні, оскільки потребують додаткової системи охолодження водою для підтримання необхідної різниці температур.

Команда дослідників під керівництвом Веньцзе Лі та Беда Поудела усунула ці проблеми. Вона розробила компактну систему термоелектричного генератора, яка ефективно перетворює відпрацьоване тепло вихлопних газів високошвидкісних транспортних засобів – таких як автомобілі, гелікоптери та безпілотники – на електроенергію.

Як працює новий генератор

Новий термоелектричний генератор містить напівпровідник з бісмут-телуриду та використовує теплообмінники (подібні до тих, що застосовуються в кондиціонерах) для захоплення тепла з вихлопних труб транспортних засобів. Крім того, система оснащена радіатором, який регулює температуру.

Цей радіатор суттєво збільшує температурну різницю, що безпосередньо впливає на електричну потужність пристрою. Прототип продемонстрував вихідну потужність 40 Вт – приблизно стільки потрібно для живлення звичайної лампочки. Важливо, що результати показують: високий потік повітря, як у вихлопних трубах, підвищує ефективність роботи пристрою та збільшує вироблення електроенергії.

Під час моделювання роботи пристрою в умовах високих швидкостей система продемонструвала значну гнучкість. Вона змогла генерувати до 56 Вт при швидкості вихлопу, подібній до автомобільної, і до 146 Вт при вихлопних потоках, характерних для гелікоптерів. Це еквівалентно 5 та 12 літій-іонним акумуляторам формату 18650 відповідно.

За словами дослідників, ця система може бути інтегрована безпосередньо у вихлопні труби без потреби в додаткових системах охолодження.

Джерело: techxplore