Wir sind sehr gut mit der Tatsache vertraut, dass Wärme eine Energieform ist. In vielen Fällen ist diese Wärmeenergie jedoch eher ein Fluch als ein Segen. Das beste Beispiel kann in der Elektronik als Wärme angesehen werden.
Wir haben dies bei elektronischen Geräten wie Laptops oder Telefonen gesehen, die sich unter starker Last erwärmen. Als Referenz werden 70% der in den USA erzeugten Energie als Wärme verschwendet. Dies ist tatsächlich die verschwendete Energie, und die Rückgewinnung derselben erfolgt häufigteuer!
Eine genauere Untersuchung des Falls ergab, dass der größte Teil der von elektronischen Geräten erzeugten Wärme unter 100 Grad Celsius fällt. Ein System, das diese Energie recyceln kann, wirkt sich sehr gut auf das gesamte Energieszenario der Welt aus.
Ingenieure an der University of California in Berkeley haben in dieser Hinsicht einen großen Sprung gemacht. Sie haben entwickelt ein Dünnschichtsystem kann verwendet werden, um die Abwärme in nutzbare Energie umzuwandeln.
Das gesamte System ist durch eine Methode namens pyroelektrische Energieumwandlung möglich, die mit thermodynamischen Zyklen arbeitet. Sie wandelt die Wärme unter 100 Grad Celsius ohne bewegliche Teile in Elektrizität um.
Pyroelektrische Umwandlung ist ein Konzept, über das bereits gesprochen wurde, aber aufgrund seines geringen Energieumwandlungsverhältnisses kam die Idee nie auf. Der von den Ingenieuren entwickelte neue Nano-Dünnfilm zeigt jedoch eine beispiellose Steigerung der Effizienz und Effektivität.
Diese neue Technologie kann für Elektronik jeglicher Art eingesetzt werden, die Abwärme erzeugt. Das wahre Potenzial liegt jedoch in der Computer- und Mobilelektronik.
"Diese dünnen Filme können uns helfen, mehr Energie aus jeder Energiequelle herauszuholen als heute" sagte der leitende Autor Lane Martin, außerordentlicher Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der UC Berkley.
Das Dünnschichtsystem, mit dem die Wärmeenergie gewonnen wird, ist nur 50 bis 100 Nanometer dick und kann daher mit minimalem oder gar keinem Eingriff in komplexe Elektronik eingebaut werden. Mit dieser Technologie konnte das Team ein neues einstellenBenchmark für pyroelektrische Physik.
"Durch die Erstellung eines Dünnschichtgeräts können wir die Wärme schnell in dieses System ein- und aus diesem herausholen und so auf pyroelektrische Energie in beispiellosem Ausmaß für Wärmequellen zugreifen, die im Laufe der Zeit schwanken", Martin hinzugefügt .
Der neue Film ergab unter Testbedingungen folgende Daten :
Pyroelektrische Energieumwandlungsenergiedichte - 1,06 Joule pro Kubikzentimeter
Leistungsdichte - 526 Watt pro Kubikzentimeter
Effizienz - 19 Prozent der Carnot-Effizienz
Für das Forschungsteam besteht der nächste Schritt darin, diese neue Technologie zu optimieren, um mehr Effizienz zu erzielen. "Wir versuchen unter anderem, ein Protokoll zu erstellen, mit dem wir die Extreme pyroelektrischer Materialien so weit verschieben können, dass Sie sie geben könnenmir einen Abwärmestrom und ich kann Ihnen ein Material besorgen, das für Ihre Probleme optimiert ist " sagte Martin.
Die Forschung wurde kürzlich in der Naturmineralien Zeitschrift und liefert wichtige Beiträge zum Verständnis des Energieerzeugungsprozesses mit dem pyroelektrischen Prozess.
Via : UC Berkeley