Двигуни внутрішнього згоряння в автомобілях, що працюють на газі, можуть виробляти багато енергії, спалюючи мертвих динозаврів, але вони напрочуд неефективні в цьому, оскільки більша частина споживаної енергії — за оцінками, три чверті — втрачається у вигляді тепла від двигуна і через вихлопну трубу.
Виникає очевидне питання: якби ви могли витягти частину цих втрачених теплових викидів і використовувати їх, повертаючи втрачену потужність для значного підвищення ефективності транспортних засобів?
Це ідея, над якою вчені довго ганялися, з обмеженим прогресом щодо практичної реалізації в транспортних засобах, частково через проблеми економічної ефективності.
Але тепер група дослідників заявляє, що вони створили пристрій, який може робити саме це — перетворювати тепло вихлопних газів на електрику — із відносно простою конструкцією, яку можна додати у вихлопну трубу наявного автомобіля або навіть у вихлопні отвори інших транспортних засобів, таких як гелікоптери.
Як докладно описано в дослідженні, опублікованому в журналі ACS Applied Materials & Interfaces, прототип термоелектричного генератора зміг видати максимальну вихідну потужність 40 Вт, що достатньо для живлення лампочки - і це тільки в обмежених експериментах на цей момент.
Термоелектричні генератори працюють користуючись з градієнтів температури. По суті, коли один з цих пристроїв поміщається поруч або на щось, що виробляє тепло, що відходить, електрони тягнуться від гарячої сторони до холодної, створюючи електричний струм.
У цьому випадку, кажуть дослідники, вони використовували напівпровідник з телуриду вісмуту, щоб полегшити цей процес. Але головна проблема полягає у підтримці цієї різниці температур. Без втручання холодна частина генератора теж почне нагріватись, і ви втратите струм.
Деякі рішення, як зазначають дослідники, використовують водяне охолодження. Однак це вносить безліч складнощів і робить пристрій складнішим та громіздкішим. Вони прагнули бути адаптованим і практичним.
Тому замість цього вони використовували розумну, але відносно просту конструкцію радіатора, що використовує циліндр з виступами у вигляді ребер, який обертається навколо вихлопної труби, забезпечуючи додаткову площу поверхні для відведення тепла за допомогою примусової конвекції - або, іншими словами, навколишнього повітря, що рухається, що відносить тепло. І у швидкому транспортному засобі це відбувається природним чином.
При моделюванні високошвидкісних середовищ дослідники виявили, що їхня термоелектрична система може виробляти до 56 Вт потужності при русі зі швидкістю автомобіля. А для вертольотів ця потужність була майже втричі більшою: 146 Вт.
"Ці результати потенційно можуть прокласти шлях до інтеграції пристроїв TE у складні конструкції систем для практичного застосування", - підсумували автори.
