Forskere foreslår en meget pålidelig termisk kraftgenerator

Kinesiske videnskabsmænd har foreslået en meget pålidelig termisk kraftgenerator ved at kombinere termoakustisk effekt og triboelektrisk effekt.

Den seneste forskning, udgivet online i Anvendt fysik bogstaver og valgt som en fremhævet artikel, blev instrueret af prof. Luo Ercang og prof. Yu Guoyao fra det tekniske institut for fysik og kemi (TIPC) under det kinesiske videnskabsakademi.

Miljø- og energikriserne er blevet øget siden de seneste årtier. Udvikling af termiske energikollektorer til at opdage rigelig termisk energi af lav kvalitet (såsom spildvarme, geotermisk varme og forbrænding af biomasse) og omdanne den til mekanisk eller elektrisk energi er en lovende energistrategi til at mindske kriser.

Imidlertid, i øjeblikket, størstedelen af ​​termisk energiproduktionsteknologier (såsom Rankine-cyklus, forbrændingsmotor, og Stirling-motor) involverer solide bevægelige dele, som underminerer pålideligheden af ​​disse teknologier og gør hyppig vedligeholdelse meget påkrævet.

I dette arbejde, videnskabsmænd investerede i en ny termisk kraftgenerator, som kunne omdanne termisk energi til elektrisk energi. Ingen solid bevægelig del består er et af de attraktive træk ved denne nye generator. Generatoren kunne være yderst pålidelig og let at opnå en lang levetid. Udover, denne generator lover en teoretisk høj varme-til-elektrisk konverteringseffektivitet.

Denne nye termiske kraftgenerator kaldet termo-akustisk drevet flydende metal-baseret triboelektrisk nanogenerator (TA-LM-TENG), som omfatter to dele:termoakustisk motor (TAHE) og flydende metal-baseret triboelektrisk nanogenerator (LM-TENG).

TAHE omdanner først termisk energi til akustisk energi via oscillerende termisk ekspansion og sammentrækning af arbejdsgassen. LM-TENG omdanner derefter den akustiske energi til elektrisk energi via koblingseffekten af ​​kontaktelektrificering og elektrostatisk induktion.

Som vist i skemaet, ved opvarmning af den varme varmeveksler på TAHE, arbejdsgassen i motoren vil starte spontan oscillation. Den oscillerende bevægelse af arbejdsgas skubber den flydende metalsøjle, der resonant strømmer opad og nedad i det U-formede rør. Flydende metal nedsænket og adskilt med Kapton -materialet periodisk. Generatoren genererer derfor en alternativ elektrisk potentialforskel ved elektroderne. Elektrisk strøm udvindes fra TA-LM-TENG.

I de indledende forsøg, forskerne opnåede en højeste åben kredsløbsspændingsamplitude på 15V på en konceptuel prototype.