Выхлопные газы в электроэнергию ─ новый прототип генератора способен вырабатывать до 146 Вт мощности

Двигатели внутреннего сгорания, применяемые в автомобилях, используют примерно четверть потенциальной энергии топлива, тогда как остальное теряется в виде тепла через выхлопную систему. Новое исследование демонстрирует, как можно превратить это потерянное тепло в электроэнергию.

Ученые представили прототип термоэлектрического генератора, который может помочь уменьшить расход топлива и выбросы углекислого газа. Это открывает новые возможности для развития устойчивой энергетики.

Низкая топливная эффективность способствует выбросам парниковых газов и подчеркивает необходимость разработки инновационных систем утилизации отработанного тепла. Термоэлектрические системы используют полупроводниковые материалы для преобразования тепла в электроэнергию на основе разницы температур. Однако большинство современных термоэлектрических устройств являются тяжелыми и сложными в использовании, поскольку требуют дополнительной системы охлаждения водой для поддержания необходимой разницы температур.

Команда исследователей под руководством Вэньцзе Ли и Бэда Поудела устранила эти проблемы. Она разработала компактную систему термоэлектрического генератора, которая эффективно преобразует отработанное тепло выхлопных газов высокоскоростных транспортных средств — таких, как автомобили, вертолеты и беспилотники — в электроэнергию.

Как работает новый генератор

Новый термоэлектрический генератор содержит полупроводник из бисмут-теллурида и использует теплообменники (подобные тем, что применяются в кондиционерах) для захвата тепла из выхлопных труб транспортных средств. Кроме того, система оснащена радиатором, который регулирует температуру.

Этот радиатор существенно увеличивает температурную разницу, что напрямую влияет на электрическую мощность устройства. Прототип продемонстрировал выходную мощность 40 Вт — примерно столько нужно для питания обычной лампочки. Важно, что результаты показывают: высокий поток воздуха, как в выхлопных трубах, повышает эффективность работы устройства и увеличивает выработку электроэнергии.

Во время моделирования работы устройства в условиях высоких скоростей система продемонстрировала значительную гибкость. Она смогла генерировать до 56 Вт при скорости выхлопа, подобной автомобильной, и до 146 Вт при выхлопных потоках, характерных для вертолетов. Это эквивалентно 5 и 12 литий-ионным аккумуляторам формата 18650 соответственно.

По словам исследователей, эта система может быть интегрирована непосредственно в выхлопные трубы без необходимости в дополнительных системах охлаждения.

Источник: techxplore