Сбор энергии отходящего тепла

Сбор энергии отходящего тепла

Отработанное тепло имело возможность бы стать полезным источником энергии — если бы мы смогли отыскать метод его действенно собрать.

У двух исследователей из Университета Дьюка имеется замысел сделать именно это. Они создали новое термофотоэлектрическое устройство, которое собирает излишнюю тепловую энергию на уровне волн инфракрасного излучения.

Их устройство предназначено для улучшения термофотоэлектрических ячеек для того чтобы типа солнечного элемента, что применяет инфракрасное излучение либо тепло, а не видимый свет, поглощаемый классическими солнечными элементами.

Ученые трудятся над созданием термофотоэлектрических материалов, каковые достаточно практичны для сбора тепловой энергии в тёплых местах, к примеру, около печей, применяемых в стекольной индустрии. Они также будут быть использованы для конвертации тепла, поступающего от двигателей транспортных средств, в энергию для зарядки автомобильной батареи.

«Потому, что инфракрасное излучение либо интенсивность излучения контролируемо, данный новый инфракрасный излучатель может обеспечить использования энергии и индивидуальный способ сбора тепла», — сообщил Вилли Дж. Падилья (Willie J. Padilla) из Университета Дьюка, Северная Каролина. «Существует громадной интерес в применении отработанного тепла, и отечественная разработка может улучшить данный процесс».

Устройство применяет метаматериалы, синтетические материалы, каковые демонстрируют свойства, недоступные природным, их разрабатывали для излучения и высокоэффективного поглощения инфракрасных волн.

Объединив метаматериал с электронно-управляемым перемещением, дешёвым посредством микроэлектромеханических совокупностей (MEMS), исследователи создали первое устройство, талантливое создавать инфракрасное излучение, которое возможно скоро поменяно на уровне небольших элементов структуры устройства — пикселей.

Маленькое термофотоэлектрическое устройство — это матрица 8 ? 8 лично управляемых пикселей, любой размером 120 ? 120 микрон.

Ученые показали работу устройства, создав букву «D», комбинируя активные и не активные пиксели, видимую посредством инфракрасной камеры.

Исследователи информируют, что их инфракрасный излучатель может обеспечить разную интенсивность излучения ИК диапазона и может отображать шаблоны со скоростью до 110 кГц либо более 100 000 раз в секунду.

В отличие от способов, в большинстве случаев применяемых с целью достижения излучения с переменной интенсивностью в инфракрасном диапазоне, новая разработка не требует какого-либо трансформации температуры.

Потому, что материал не нагревается и не охлаждается, устройство возможно применять при комнатной температуре, тогда как другие способы требуют больших рабочих температур. Не смотря на то, что опыты с природными материалами были успешными при комнатной температуре, они ограничены узкими диапазонами инфракрасного спектра.

«Помимо этого, что устройство может действующий при комнатной температуре, применение метаматериалов позволяет без проблем масштабировать их в инфракрасном диапазоне и на видимой либо более низкой частоте», — сообщил Падилья. «Это вследствие того что свойства устройства достигаются геометрией, а не химической природой составляющих материалов, каковые мы используем».

Новый реконфигурируемый инфракрасный излучатель складывается из подвижного верхнего слоя узорчатого железного метаматериала и нижнего железного слоя, что остается неподвижным. Устройство поглощает инфракрасные фотоны и излучает их с высокой эффективностью, в то время, когда два слоя касаются друг друга, но излучает меньше энергии ИК излучения, в то время, когда эти два слоя не имеют контакта.

Подваемое напряжение осуществляет контроль перемещение верхнего слоя, и количество испускаемой энергии ИК излучения зависит от его значения.

Применяя инфракрасную камеру, исследователи показали, что они смогут динамически изменять количество инфракрасных фотонов, выходящих с поверхности MEMS-материала, в диапазоне интенсивностей, эквивалентному трансформации температуры практически 20 градусов по шкале Цельсия.

Исследователи говорят, что они смогут модифицировать метаматериальные структуры, применяемые в верхнем слое, для разных цветных инфракрасных пикселей, любой из которых возможно было бы лично настраивать по интенсивности.

Это может разрешить создать инфракрасные пиксели, каковые похожи на пиксели RGB, применяемые в экранах мониторов. На данный момент они трудятся над расширением разработки, создав устройство с громадным числом пикселей — до 128 X 128 — и подняв размер пикселей.

«В принципе подход, подобный отечественному, возможно использован для многих видов динамических эффектов из реконфигурируемых метаматериалов», — сообщил Падилья. «Оно возможно использовано с целью достижения динамического инфракрасного оптического плаща либо отрицательного показателя преломления в инфракрасном диапазоне, к примеру».

Facepla.net по данным: osapublishing.org

Турбоден — Утилизация бросового тепла в нефтегазовом секторе


Похожие статьи, подобранные для Вас: