Graphene-enhed sætter brændstofeffektive biler i pole position

Der er blevet skabt en grafenbaseret elektrisk nano-enhed, der væsentligt kan øge energieffektiviteten i biler med fossilt brændstof.

Nano-enheden, kendt som en 'ballistisk ensretter', er i stand til at omdanne varme, der ellers ville gå til spilde fra bilens udstødning og motorhuset til en brugbar elektrisk strøm.

Dele af biludstødninger kan nå temperaturer på 600 grader Celsius. Den genvundne energi kan derefter bruges til at drive yderligere bilfunktioner såsom aircondition og servostyring, eller gemmes i bilbatteriet.

Nano-ensretteren blev bygget af et team ved The University of Manchester ledet af professor Aimin Song og Dr. Ernie Hill, med et team på Shandong University. Enheden udnytter grafens fænomenalt høje elektronmobilitet, en egenskab, der bestemmer, hvor hurtigt en elektron kan rejse i et materiale, og hvor hurtigt elektroniske enheder kan fungere.

Den resulterende enhed er den mest følsomme rumtemperatur-ensretter, der nogensinde er lavet. Konventionelle anordninger med lignende konverteringseffektiviteter kræver kryogenisk lave temperaturer.

Selv nutidens mest effektive forbrændingsmotorer kan kun omdanne omkring 70% af energien, der forbrændes fra fossile brændstoffer, til den energi, der kræves for at drive en bil. Resten af ​​den dannede energi går ofte til spilde gennem udsugningsvarme eller kølesystemer.

Greg Auton, der udførte det meste af eksperimentet sagde:"Graphen har ekstraordinære egenskaber; det besidder den længste bæremiddel frie vej for ethvert elektronisk materiale ved stuetemperatur.

"På trods af dette, selv de mest lovende applikationer til kommercialisering af grafen i elektronikindustrien drager ikke fordel af denne ejendom. I stedet forsøger de ofte at tackle problemet med, at grafen ikke har noget båndgab. "

Professor Song, der opfandt konceptet med den ballistiske ensretter, sagde:"Den ballistiske ensretters arbejdsprincip betyder, at det ikke kræver noget båndgab. I mellemtiden, den har en enkeltlags plan enhedskonstruktion, som er perfekt til at drage fordel af den høje elektronmobilitet for at opnå en ekstremt høj driftshastighed.

"I modsætning til konventionelle ensrettere eller dioder, den ballistiske ensretter har heller ikke nogen tærskelspænding, gør den perfekt til energihøst samt mikrobølge- og infrarød detektion ".

Graphene var verdens første todimensionale materiale, isoleret i 2004 på University of Manchester, siden er en hel familie af andre 2D -materialer blevet opdaget.

Fordelen ved en grafenbaseret nano-ensretter er dens høje konverteringseffektivitet fra en vekselstrøm til en jævnstrøm ved stuetemperatur, muliggjort af den ekstremt høje elektronmobilitet opnået i dette arbejde.

Den Manchester-baserede gruppe søger nu at skalere forskningen ved hjælp af store wafer-store grafen og udføre højfrekvente eksperimenter. Den resulterende teknologi kan også anvendes til høst af spildvarmeenergi i kraftværker.