دستگاه جدید محققان آمریکایی از گرمای اگزوز خودرو برق تولید می‌کند

موتورهای درون‌سوز (ICE) حدود 75 درصد انرژی خود را هدر می‌دهند که یا به‌صورت گرمای موتور یا از طریق لوله اگزوز آزاد می‌شود. اکنون محققان دستگاهی توسعه‌ داده‌اند تا از این انرژی اتلاف‌شده برق تولید کنند.

براساس گزارش نیواطلس، محققان دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا دستگاهی به نام ژنراتور ترموالکتریک (TEG) توسعه داده‌اند که روی لوله اگزوز خودرو نصب شود و گرمای خروجی را به برق تبدیل می‌کند. نمونه اولیه این دستگاه توانست توان خروجی 40 وات را فراهم کند که برای کارهای کم‌مصرف مانند شارژ گوشی کافی است. البته در سرعت‌های بالا این رقم به 56 وات نیز می‌رسد. همچنین محققان با نصب آن به دریچه‌های اگزوز هلیکوپتر، توان خروجی را به 146 وات رساندند.

دستگاه جدید برای تبدیل گرمای اگزوز به برق

دستگاه‌های ترموالکتریک که از گرادیان دما برای تبدیل گرما به انرژی استفاده می‌کنند، اختراع جدیدی نیستند اما این دستگاه‌ها اغلب به آب خنک‌کننده نیاز دارند تا اختلاف دمای لازم را حفظ کنند. دستگاه جدید محققان با رویکرد جدیدی گرما را به انرژی تبدیل می‌کند.

ژنراتور ترموالکتریک یا TEG براساس اصل جذب گرما و تبدیل آن به نیروی الکتریکی کار می‌کند. هنگامی که الکترون‌ها نزدیک منبع گرما قرار می‌گیرند، مانند لوله اگزوز، از سمت گرم به‌سمت سرد می‌روند و جریان الکتریکی ایجاد می‌کنند. همچنین محققان در این دستگاه از تلورید بیسموت (ماده نیمه‌رسانا که جریان الکترون را افزایش می‌دهد) استفاده کرده‌اند.

حفظ اختلاف دما بین 2 طرف دستگاه بدون کاهش راندمان بخش دشوار کار محققان بود. آنها برای غلبه بر این مشکل هیت‌سینکی ساختند که گرما را از طریق همرفت اجباری دفع می‌کند؛ تقریباً به همان نحوی که در کامپیوترهای گیمینگ برای دفع گرمای CPU استفاده می‌شود.

از این دستگاه می‌توان در موتورسیکلت‌ها نیز استفاده کرد. علاوه‌براین، این فناوری می‌تواند در خودروهای هیبریدی با انرژی تولیدشده از اگزوز، برد باتری خودرو را افزایش دهد.

این پژوهش در ژورنال ACS Applied Materials and Interfaces منتشر شده است.