Motoarele cu ardere, motoarele mașinilor pe benzină, folosesc doar un sfert din energia potențială a combustibilului, în timp ce restul se pierde sub formă de căldură prin evacuare.

Acum însă, un studiu publicat în ACS Applied Materials & Interfaces demonstrează cum se transformă căldura evacuată în electricitate. Cercetătorii prezintă un prototip de sistem generator termoelectric care ar putea reduce consumul de combustibil și emisiile de dioxid de carbon, reprezentând o oportunitate pentru îmbunătățirea inițiativelor de energie durabilă.

Ineficiența combustibilului contribuie la emisiile de gaze cu efect de seră și subliniază necesitatea unor sisteme inovatoare de recuperare a căldurii reziduale.

Sistemele de recuperare a căldurii, numite sisteme termoelectrice, folosesc materiale semiconductoare pentru a converti căldura în electricitate pe baza unei diferențe de temperatură.

Cu toate acestea, multe modele existente de dispozitive termoelectrice sunt grele și complexe, necesitând apă de răcire suplimentară care este utilizată pentru a menține diferența de temperatură necesară.

Acum, o echipă de cercetători condusă de Wenjie Li și Bed Poudel a dezvoltat un sistem generator termoelectric compact pentru a transforma eficient căldura reziduală de evacuare de la vehiculele de mare viteză precum mașinile, elicopterele și vehiculele aeriene fără pilot în energie.

Noul generator termoelectric al cercetătorilor conține un semiconductor din telurură de bismut și folosește schimbătoare de căldură (asemănătoare cu cele folosite la aparatele de aer condiționat) pentru a capta căldura din conductele de evacuare a vehiculelor.

Echipa a încorporat și o piesă hardware care reglează temperatura, numită radiator. Radiatorul crește semnificativ diferența de temperatură, ceea ce influențează direct puterea electrică a sistemului.

Prototipul lor a atins o putere de ieșire de 40 de wați, aproape suficientă pentru a alimenta un bec. Foarte important, rezultatele indică faptul că aceste condiții de flux de aer ridicat, precum cele găsite în țevile de evacuare, sporesc eficiența, crescând astfel puterea electrică a sistemului.

În simulările care imită medii de mare viteză, sistemul de căldură reziduală a demonstrat o mare versatilitate; sistemul lor a produs până la 56 W pentru viteze de evacuare asemănătoare mașinilor și 146 W pentru viteze de evacuare asemănătoare elicopterelor, sau echivalentul a cinci și, respectiv, 12 baterii litiu-ion 18650.

Cercetătorii spun că sistemul lor poate fi integrat direct în orificiile de evacuare existente fără a fi nevoie de sisteme de răcire suplimentare. Acesta se atașează la țeava de eșapament a mașinii și transformă căldura de la evacuare în energie. Canelurile ventilate din exteriorul țevii sunt partea rece a radiatorului dispozitivului, iar componentele triunghiulare din interiorul țevii sunt schimbătoare de căldură cu plăci cu aripioare.

Pe măsură ce cererea pentru soluții de energie curată crește, ei adaugă că această activitate ar putea deschide calea către integrarea practică a dispozitivelor termoelectrice în vehiculele de mare viteză.

Sursă articol: ACS