W kontekście globalnego rozwoju zrównoważonego rozwoju, konwersja ciepła odpadowego stała się atrakcyjnym obszarem zainteresowania w ostatnich latach. Materiały termoelektryczne umożliwiają wykorzystanie tego ciepła odpadowego do wytwarzania energii elektrycznej. Może to pomóc w zwiększeniu produktywności przemysłowej i zapewnić rozwój zielonej gospodarki.
Japońscy naukowcy z Uniwersytetu Okayama opracowali genialną strategię wytwarzania przędz CNT typu n . Może ona być korzystna dla wykorzystania zasobów CNT do przetwarzania niskotemperaturowego ciepła odpadowego na energię elektryczną. Opublikowane wyniki pokazują, że osiągnięcie badawcze pokonuje krytyczną barierę dla urządzeń termoelektrycznych opartych na CNT, stosowanych w temperaturach poniżej 200°C.
Zespół kierowany przez profesora Hiroo Suzuki domieszkował przędze CNT stabilnym związkiem organicznym o nazwie N-DMBI, stosując nowatorski proces rozpuszczalnikowy. Te przędze typu n można następnie połączyć z wcześniej opracowanymi przędzami CNT typu p, aby stworzyć wydajne i elastyczne generatory termoelektryczne.
„Przędze CNT, wykonane z nanorurek węglowych, doskonale nadają się do zastosowań praktycznych, ponieważ ich struktura przypominająca przędzę umożliwia produkcję elastycznych urządzeń termoelektrycznych, takich jak moduły na bazie tkaniny” – mówi dr Suzuki.
Najważniejsze
- N-DMBI ma tę zaletę, że jest mały pod względem wielkości cząsteczki. Pozwala to na efektywne domieszkowanie w niespodziewanie krótki czas 10 sekund.
- Również zapewnia stabilność powietrza i wysokiej temperatury do 150 °C.
- Wyżarzanie przędz metodą Joule'a znacznie zwiększa wydajność domieszkowania n.
- Przędze osiągnęły wyjątkowe parametry termoelektryczne, ze współczynnikiem mocy wynoszącym odpowiednio 2800, 2390 i 1534 µW m-1 K-2 przy temperaturze odpowiednio 200, 150 i 30 °C.
- W niskich temperaturach o-dichlorobenzen jest najodpowiedniejszym rozpuszczalnikiem do domieszkowania N-DMBI.
- Prototyp elastycznego modułu typu π może wytwarzać energię elektryczną w temperaturze zaledwie 55° C przy różnicy temperatur wynoszącej 20° C.
„Osiągnięcie wytwarzania energii w niskich temperaturach przy niewielkich różnicach temperatur ma kluczowe znaczenie dla rozwoju modułów termoelektrycznych, które mogą wykorzystywać różne źródła ciepła, takie jak ciepło odpadowe z zakładów przemysłowych, ciepło wydzielane przez pojazdy, a nawet ciepło ciała” – mówi dr Suzuki.
Dowiedz się, jak zespół badawczy NIST odkrył nową metodę konwersji ciepła na energię elektryczną.
Umożliwiając tworzenie wysokowydajnych generatorów termoelektrycznych z przędzy CNT, które mogą działać przy niewielkich różnicach termicznych, takich jak ciepło ciała. Badania, które podkreślają potencjał przędzy z nanorurek węglowych do gromadzenia ciepła odpadowego, otwierają drogę innowacyjnym technologiom. Mogą one zapewnić lokalne zasilanie urządzeń noszonych, czujników IoT i innych aplikacji, jednocześnie zmniejszając marnotrawstwo energii.
