ทั่วไป

วิศวกรของ Berkeley พัฒนาระบบใหม่ที่เปลี่ยนความร้อนเหลือทิ้งจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นพลังงาน


เราคุ้นเคยเป็นอย่างดีกับข้อเท็จจริงที่ว่าความร้อนเป็นพลังงานรูปแบบหนึ่ง อย่างไรก็ตามในหลาย ๆ กรณีพลังงานความร้อนนี้เป็นสารพิษมากกว่าประโยชน์ ตัวอย่างที่สำคัญสามารถเห็นได้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เป็นความร้อน

เราเคยเห็นสิ่งนี้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เช่นแล็ปท็อปหรือโทรศัพท์ที่ร้อนขึ้นภายใต้ภาระหนัก สำหรับการอ้างอิง 70% ของพลังงานที่ผลิตในสหรัฐอเมริกาสูญเปล่าไปกับความร้อน นี่เป็นพลังงานที่สูญเปล่าจริง ๆ และการฟื้นตัวแบบเดียวกันมักมีค่าใช้จ่ายสูง!

จากการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับกรณีนี้พบว่าความร้อนส่วนใหญ่ที่เกิดจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์นั้นอยู่ต่ำกว่า 100 องศาเซลเซียส ระบบที่สามารถรีไซเคิลพลังงานนี้จะส่งผลกระทบต่อสถานการณ์พลังงานทั้งหมดของโลกในทางที่ดี

วิศวกรจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียเบิร์กลีย์ได้ก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในเรื่องนี้ พวกเขาได้พัฒนาระบบฟิล์มบางที่สามารถใช้เพื่อเปลี่ยนความร้อนเหลือทิ้งเป็นพลังงานที่ใช้งานได้

ทั้งระบบเป็นไปได้ด้วยวิธีการที่เรียกว่าการแปลงพลังงานไพโรอิเล็กทริกซึ่งทำงานโดยใช้วัฏจักรอุณหพลศาสตร์ จะแปลงความร้อนที่ต่ำกว่า 100 องศาเซลเซียสให้เป็นไฟฟ้าโดยไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว

การแปลงไพโรอิเล็กทริกเป็นแนวคิดที่ได้รับการพูดถึงมาก่อน แต่เนื่องจากอัตราส่วนการแปลงพลังงานต่ำแนวคิดนี้จึงไม่เคยเกิดขึ้น อย่างไรก็ตามฟิล์มบางนาโนใหม่ที่พัฒนาโดยวิศวกรเห็นว่าประสิทธิภาพและประสิทธิผลเพิ่มขึ้นอย่างไม่เคยมีมาก่อน

เทคโนโลยีใหม่นี้สามารถใช้กับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ทุกชนิดที่ก่อให้เกิดความร้อนเหลือทิ้ง อย่างไรก็ตามศักยภาพที่แท้จริงอยู่ในคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เคลื่อนที่

"ฟิล์มบาง ๆ เหล่านี้สามารถช่วยเราบีบพลังงานได้มากกว่าที่เราทำในปัจจุบันจากแหล่งพลังงานทุกแห่ง" Lane Martin ผู้เขียนอาวุโสรองศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมจาก UC Berkley กล่าว

ระบบฟิล์มบางที่ใช้ในการเก็บเกี่ยวพลังงานความร้อนมีความหนาเพียง 50-100 นาโนเมตรจึงสามารถติดตั้งกับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ซับซ้อนโดยมีการบุกรุกน้อยที่สุดหรือไม่มีเลย ด้วยเทคโนโลยีนี้ทีมงานจึงสามารถกำหนดเกณฑ์มาตรฐานใหม่สำหรับฟิสิกส์ไพโรอิเล็กทริก

"ด้วยการสร้างอุปกรณ์ฟิล์มบางเราสามารถนำความร้อนเข้าและออกจากระบบนี้ได้อย่างรวดเร็วทำให้เราสามารถเข้าถึงพลังงานไพโรอิเล็กทริกในระดับที่ไม่เคยมีมาก่อนสำหรับแหล่งความร้อนที่มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา" มาร์ตินกล่าวเสริม

ภาพยนตร์เรื่องใหม่ให้ข้อมูลต่อไปนี้ภายใต้เงื่อนไขการทดสอบ:

ความหนาแน่นของพลังงานการแปลงพลังงานไพโรอิเล็กทริก - 1.06 จูลต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

ความหนาแน่นของพลังงาน - 526 วัตต์ต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

ประสิทธิภาพ - ประสิทธิภาพของ Carnot 19 เปอร์เซ็นต์

สำหรับทีมวิจัยขั้นตอนต่อไปคือการเพิ่มประสิทธิภาพเทคโนโลยีใหม่นี้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ "ส่วนหนึ่งของสิ่งที่เรากำลังพยายามทำคือการสร้างโปรโตคอลที่ช่วยให้เราสามารถผลักดันวัสดุไพโรอิเล็กตริกได้อย่างสุดขั้วเพื่อให้คุณสามารถให้กระแสความร้อนเหลือทิ้งและฉันจะได้รับวัสดุที่ปรับให้เหมาะสมกับปัญหาของคุณ" มาร์ติน

งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร Nature Minerals และมีส่วนสำคัญในการทำความเข้าใจกระบวนการผลิตพลังงานโดยใช้กระบวนการไพโรอิเล็กตริก


ดูวิดีโอ: ถามวศวะ: เราเหมาะกบวศวะไหม? (มิถุนายน 2021).