รูปแบบของพลังงาน

Shashank Priya รองประธานฝ่ายวิจัยและศาสตราจารย์ด้านวัสดุศาสตร์และวิศวกรรมของ Penn State กล่าวว่า "ความร้อนจำนวนมากจากพลังงานที่เราบริโภคนั้นถูกโยนทิ้งไปโดยพื้นฐานแล้ว และมักถูกกระจายออกสู่ชั้นบรรยากาศโดยตรง "เราไม่มีวิธีที่ประหยัดต้นทุนด้วยรูปทรงที่สอดคล้องกันเพื่อดักจับและเปลี่ยนความร้อนให้เป็นพลังงานที่ใช้ประโยชน์ได้ งานวิจัยชิ้นนี้เปิดประตูนั้น" นักวิจัยของ Penn State ได้ทำงานเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของเครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กทริก ซึ่งเป็นอุปกรณ์ที่สามารถแปลงความแตกต่างของอุณหภูมิให้เป็นไฟฟ้าได้ เมื่อวางอุปกรณ์ไว้ใกล้แหล่งความร้อน อิเล็กตรอนที่เคลื่อนที่จากด้านร้อนไปยังด้านเย็นจะสร้างกระแสไฟฟ้า นักวิทยาศาสตร์กล่าว ในการทำงานก่อนหน้านี้ ทีมงานได้สร้างอุปกรณ์ที่ทนทานซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าหน่วยเชิงพาณิชย์ในการใช้งานที่อุณหภูมิสูง ขณะนี้ทีมงานได้พัฒนากระบวนการผลิตใหม่เพื่อผลิตอุปกรณ์ที่ยืดหยุ่นซึ่งให้กำลังขับและประสิทธิภาพสูงขึ้น นักวิทยาศาสตร์กล่าว Wenjie Li ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านการวิจัยของ Penn State กล่าวว่า "ผลลัพธ์เหล่านี้เป็นแนวทางที่มีแนวโน้มไปสู่การใช้เทคโนโลยีเทอร์โมอิเล็กทริกอย่างแพร่หลายในการนำความร้อนเหลือทิ้งกลับมาใช้ใหม่" "สิ่งนี้อาจมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการพัฒนาเครื่องกำเนิดความร้อนสู่ไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริง" นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าอุปกรณ์ที่ยืดหยุ่นนั้นเหมาะสมกับแหล่งความร้อนเหลือทิ้งที่น่าสนใจที่สุด เช่น ท่อในอาคารอุตสาหกรรมและที่อยู่อาศัย และบนยานพาหนะ และไม่ต้องติดกาวบนพื้นผิวเหมือนอุปกรณ์ดั้งเดิมที่แข็ง ซึ่งจะทำให้ประสิทธิภาพลดลงไปอีก นักวิทยาศาสตร์รายงานใน Applied Materials & Interfaces ในการทดสอบที่ดำเนินการกับปล่องก๊าซ อุปกรณ์ใหม่นี้แสดงความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่ายูนิตล้ำสมัยอื่นๆ ถึง 150% เวอร์ชันที่ปรับขนาดขึ้น มีขนาดมากกว่า 3 นิ้ว กำลังสอง รักษาข้อได้เปรียบด้านความหนาแน่นของพลังงาน 115% รุ่นดังกล่าวแสดงกำลังขับรวม 56.6 วัตต์เมื่อวางบนพื้นผิวที่ร้อน นักวิทยาศาสตร์กล่าว "ลองนึกถึงโรงไฟฟ้าอุตสาหกรรมที่มีท่อยาวหลายร้อยฟุต" ปรียากล่าว "ถ้าคุณสามารถพันอุปกรณ์เหล่านี้ในพื้นที่ขนาดใหญ่ได้ คุณจะสามารถสร้าง พลังงาน เป็นกิโลวัตต์จากความร้อนเหลือทิ้งที่ปกติแล้วจะถูกโยนทิ้งไป คุณสามารถเปลี่ยนความร้อนที่ถูกทิ้งให้เป็นสิ่งที่มีประโยชน์ได้" อุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกประกอบด้วยคู่ขนาดเล็ก แต่ละคู่มีลักษณะคล้ายโต๊ะที่มีสองขา คู่รักสองขาเหล่านี้หลายคู่เชื่อมต่อกัน โดยทั่วไปจะเป็นอุปกรณ์ทรงสี่เหลี่ยมแบนๆ ในการสร้างอุปกรณ์ใหม่นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้วางคู่หกคู่ไว้ตามแถบบางๆ จากนั้นพวกเขาใช้ฟอยล์โลหะที่ยืดหยุ่นได้เพื่อเชื่อมต่อแถบ 12 เส้นเข้าด้วยกัน สร้างอุปกรณ์ที่มีคู่รัก 72 คู่ นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่ามีการใช้โลหะเหลวระหว่างชั้นของแต่ละแถบเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของอุปกรณ์ "เมื่อคุณขยายขนาดอุปกรณ์เหล่านี้ คุณมักจะสูญเสียความหนาแน่นของพลังงาน ทำให้เป็นเรื่องยากที่จะประดิษฐ์เครื่องกำเนิดไฟฟ้าเทอร์โมอิเล็กทริกขนาดใหญ่" เบด โพเดล รองศาสตราจารย์ด้านการวิจัยของ Penn State กล่าว "สิ่งนี้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพที่ไม่ธรรมดาของอุปกรณ์ 72 คู่ของเรา" นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าอุปกรณ์ 72 คู่แสดงกำลังเอาต์พุตและความหนาแน่นพลังงานของอุปกรณ์ที่รายงานสูงสุดจากเครื่องกำเนิดเทอร์โมอิเล็กทริกเดี่ยว ช่องว่างระหว่างแถบให้ความยืดหยุ่นเพื่อให้พอดีกับรูปทรงเช่นท่อ ช่องว่างดังกล่าวยังช่วยให้มีความยืดหยุ่นในการปรับเปลี่ยนปัจจัยเติมหรืออัตราส่วนระหว่างพื้นที่ของวัสดุเทอร์โมอิเล็กทริกและพื้นที่ของอุปกรณ์ ซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพอุปกรณ์เทอร์โมอิเล็กทริกสำหรับแหล่งความร้อนต่างๆ ได้ นักวิทยาศาสตร์กล่าว นักวิจัยของ Penn State คนอื่น ๆ ในโครงการนี้ ได้แก่ Amin Nozariasbmarz ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านการวิจัย Han Byul Kang และ Hangtain Zhu นักวิจัยหลังปริญญาเอก; และ Carter Dettor อดีตนักศึกษาปริญญาโท Ravi Anant Kishore วิศวกรวิจัยของ National Renewable Energy Laboratory ก็มีส่วนสนับสนุนเช่นกัน ผู้เขียนหลายคนที่มีส่วนร่วมในการศึกษานี้ได้รับการสนับสนุนผ่านกระทรวงพลังงาน สำนักงานวิจัยกองทัพเรือ สำนักงานวิจัยกองทัพบก มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ และสำนักงานโครงการวิจัยขั้นสูงด้านกลาโหม