گجت ها با گرمای بدن شارژ می شوند

به گزارش خبرگزاری مهر، محققین دانشگاه ملی تحقیقاتی فناوری MISIS به عنوان بخشی از تیم علمی بین المللی، یک سلول الکتروشیمیایی مقرون به صرفه جدید مبتنی بر بافت کربن ارائه دادند.

ماژول های مبتنی بر چنین سلول‌هایی این امکان را فراهم می‌کند که گرمای هدر داده شده اضافی را به برق تبدیل کنند. به این ترتیب می‌توان در آینده گجت ها را مستقیماً با حمل روی دست و باطری‌های اتومبیل را با گرمای گازهای خروجی شارژ کرد. نتایج این تحقیقات در مجله علمی Sustainability منتشر شده است.

توسعه فناوری تبدیل مستقیم گرمای هدر داده شده به برق (برق حرارتی) یکی از جهات پیشرفته توسعه انرژی جایگزین است. بسیاری از محققین معتقدند یکی از نویدبخش ترین انواع چنین فناوری مربوط به استفاده از سلول‌های ترموالکتروشیمیایی (ترموسل) است که باعث دریافت انرژی از منابع با حرارت بالای ۱۰۰ درجه سانتیگراد می‌شود.

عملکرد ترموسل اصطلاحاً بر اساس Seebeck effect است؛ در یک مدار بسته متشکل از هادی‌های غیر مشابه، اگر محل تماس‌ها درجات حرارتی متفاوت داشته باشند، نیروی محرکه برقی ایجاد می‌شود. یک نقص جدی در طراحی‌های مدرن موجود در ترموسل ها، قدرت خروجی پایین آنهاست و این امر به طور قابل توجهی دامنه کاربرد آنها را محدود می‌کند.

محققان گروه نانوسیستم های کاربردی و مواد با دمای بالا در دانشگاه ملی تحقیقاتی فناوری MISIS با همکاری محققان دانشگاه دولتی فناوری ساراتوف گاگارین، دانشگاه اقتصاد روسیه پلخانوا و دانشگاه نیجریه تحقیقات جدیدی را در خصوص افزایش ظرفیت و کارایی سلول‌های ترموالکتروشیمیایی قادر به تبدیل انرژی گرمایی تلف شده به جریان الکتریکی انجام دادند.

به طور خاص محققین مشکل انتقال از الکترودهای فعال مورد مطالعه بر پایه نانولوله‌های کربی به بافت‌های کربنی را حل کردند، ماده‌ای که در دسترس تر و ارزان‌تر است. یک گرم از نانولوله تقریباً ۱۰۰ روبل است در حالی که یک گرم بافت کربنی ۷.۵ روبل قیمت دارد.

ایگور بورمیستروف یکی از نویسندگان تحقیقات، کارشناس برجسته گروه نانوسیستم های کاربردی و مواد با دمای بالا دانشگاه ملی تحقیقاتی فناوری MISIS در این باره می‌گوید: «کار ما بهبود کارایی سلول‌های ترموالکتروشیمیایی مبتنی بر الکترودهای فیبر کربن و یک الکترولیت اکسایش کاهش (Redox) بر اساس پتاسیم فروسیانید آزاد شده است. ما درباره چگونگی تأثیرگذاری سطح الکترود فیبر کربن بر قدرت خروجی و پارامترهای ترمو الکتروشیمیایی تحقیق کردیم.»

محققان دو نوع طراحی سلول را مورد بررسی قرار دادند: یک سلول الکتروشیمیایی معمولی با یک پل نمکی و یک بدنه از نوع سلول سکه‌ای. در نتیجه آزمایشات مشاهده شد که اصلاح سطح الکترود با اکسید تیتانیوم و تیتانیوم می‌تواند مقاومت داخلی سلول را سه مرتبه کاهش دهد.

در نتیجه حداکثر توان برای الیاف کربن، اصلاح شده با فلز تیتانیوم و اکسید تیتانیوم، ۲۵.۲mW / m2 افزایش یافته که بازده تبدیل انرژی ۱.۳۷٪ را فراهم می‌کند. بهترین نتیجه برای ترموسل ها تقریباً ۳٪ است، این درحالی است که در آنها از نانولوله‌های کربنی «nanoforest» گران قیمت استفاده شده است که با نانو ذرات پلاتین سوزنی مانند تزئین شده‌اند.

امروز تیم تحقیقاتی در حال کار بر روی افزایش بیشتر قدرت ماژول های ترموالکتریک به دست آمده هستند و قصد دارند نمونه‌های آزمایشی اولیه دستگاه‌ها را براساس آنها ایجاد کنند.