Дослідники використовують латентне тепло для виробництва електроенергії

20/ 08/ 2023

ЯПОНІЯ: Дослідники Токійського Університету стверджують, що згенерували електроенергію з латентного, або прихованого, тепла – досягнення, що, на думку експертів, розширює можливості термоелектричного перетворення та термоелементів. Системи кондиціювання повітря Daikin За допомогою цієї технології приховане тепло, що наразі марнується, може використовуватися з метою забезпечення можливості пристроям генерувати власну енергію з одночасним охолодженням, зменшуючи таким чином залежність від інших джерел енергії. Команда Токійського Університету створила власний термоелемент, використовуючи гідрогель — насичений водою полімерний матеріал — під назвою PNIPAM, який вони модифікували сполукою під назвою віологен. Цей модифікований гідрогель містив термочутливий полімер, що означає, що полімер реагував на зміну температури, у цьому випадку був розчинним у прохолодній воді, але нерозчинним у гарячій воді. За допомогою цього термоелемента дослідникам вдалося використати дуже невелику кількість прихованої теплової енергії, що утворюється в результаті фазового переходу — між розчинним і нерозчинним — для генерації електрики. “Вперше ми підтвердили, що приховане тепло має потенціал для використання для термоелектричного перетворення”, зазначає професор Teppei Yamada з факультету хімії Вищої Наукової Школи Токійського Університету. “Ми вважаємо, що можемо використовувати різні види матеріалів для термоелементів. За допомогою цього методу, в принципі, можна отримувати електричну енергію навіть з найменшої різниці температур, що значно збільшує кількість випадків, в яких можна використовувати термоелектричне перетворення”. Продуктивність термоелемента оцінюється тим, скільки напруги може бути створено при невеликій різниці температур, що називається коефіцієнтом Seebeck. Чим вищий коефіцієнт Seebeck, тим більше електричної енергії можна отримати. Коефіцієнт Seebeck для термоелементів, що використовують органічні сполуки, зазвичай становить менше 1 мкВ (одна мільйонна частина вольта) на одиницю температури Кельвіна, але в цьому тесті він перевищив 2 мкВ/К. “Це видатне досягнення”, підкреслює Yamada. “Хоча ми й раніше створювали термоелементи, що виробляють 2 мкВ/K за допомогою зміни рН, це перший випадок, коли енергія фазового переходу використовувалася безпосередньо”. Дослідники сподіваються, що ця робота допоможе вдосконалити технологію охолодження, системи керування температурою та інші технології, такі як сенсори температури. “Ми вже досягли того етапу, коли можемо розглядати практичне застосування термоелементів. Наприклад, ми очікуємо, що можна буде виробляти електроенергію, охолоджуючи серверну або двигун автомобіля”, наголошує Yamada. “Справжньою проблемою наразі є недостатня обізнаність цієї технології, тому нам потрібна тісна співпраця промисловості, уряду і наукових кіл з метою досягнення швидкого суспільного впровадження”. Робота дослідників і висновки містяться в нещодавно опублікованій статті тут. Джерело: https://www.coolingpost.com

Системи кондиціювання повітря Daikin

За допомогою цієї технології приховане тепло, що наразі марнується, може використовуватися з метою забезпечення можливості пристроям генерувати власну енергію з одночасним охолодженням, зменшуючи таким чином залежність від інших джерел енергії.

Команда Токійського Університету створила власний термоелемент, використовуючи гідрогель — насичений водою полімерний матеріал — під назвою PNIPAM, який вони модифікували сполукою під назвою віологен. Цей модифікований гідрогель містив термочутливий полімер, що означає, що полімер реагував на зміну температури, у цьому випадку був розчинним у прохолодній воді, але нерозчинним у гарячій воді. За допомогою цього термоелемента дослідникам вдалося використати дуже невелику кількість прихованої теплової енергії, що утворюється в результаті фазового переходу — між розчинним і нерозчинним — для генерації електрики.

“Вперше ми підтвердили, що приховане тепло має потенціал для використання для термоелектричного перетворення”, зазначає професор Teppei Yamada з факультету хімії Вищої Наукової Школи Токійського Університету. “Ми вважаємо, що можемо використовувати різні види матеріалів для термоелементів. За допомогою цього методу, в принципі, можна отримувати електричну енергію навіть з найменшої різниці температур, що значно збільшує кількість випадків, в яких можна використовувати термоелектричне перетворення”.

Продуктивність термоелемента оцінюється тим, скільки напруги може бути створено при невеликій різниці температур, що називається коефіцієнтом Seebeck. Чим вищий коефіцієнт Seebeck, тим більше електричної енергії можна отримати. Коефіцієнт Seebeck для термоелементів, що використовують органічні сполуки, зазвичай становить менше 1 мкВ (одна мільйонна частина вольта) на одиницю температури Кельвіна, але в цьому тесті він перевищив 2 мкВ/К. “Це видатне досягнення”, підкреслює Yamada. “Хоча ми й раніше створювали термоелементи, що виробляють 2 мкВ/K за допомогою зміни рН, це перший випадок, коли енергія фазового переходу використовувалася безпосередньо”.

Дослідники сподіваються, що ця робота допоможе вдосконалити технологію охолодження, системи керування температурою та інші технології, такі як сенсори температури. “Ми вже досягли того етапу, коли можемо розглядати практичне застосування термоелементів. Наприклад, ми очікуємо, що можна буде виробляти електроенергію, охолоджуючи серверну або двигун автомобіля”, наголошує Yamada. “Справжньою проблемою наразі є недостатня обізнаність цієї технології, тому нам потрібна тісна співпраця промисловості, уряду і наукових кіл з метою досягнення швидкого суспільного впровадження”.

Робота дослідників і висновки містяться в нещодавно опублікованій статті тут.

Джерело: https://www.coolingpost.com