Bizimle bağlantı kur

Bilim

Atık ısıdan elektrik enerjisi üretimi…

Yeni katı hal silikon cihazı, bir gün yeni güç alanı misyonları olabilir…

Doğrudan elektriğin gücünü ısıya dönüştürmek kolaydır. Düzenli olarak tost yaparsanız, ekmek kızartma makinenizde düzenli olarak ısı gerçekleşir. Tersi, yani ısıyı elektrik enerjisine dönüştürmek o kadar kolay değildir.
Sandia Ulusal Laboratuvarları’ndan araştırmacılar, daha önce atık ısısı olarak adlandırılan ve bunu DC gücüne çeviren küçük bir silikon tabanlı cihaz geliştirdi. İncelemeleri son zamanlarda Uygulamalı Fiziksel İnceleme’de yayınlandı.
“Atık ısıdan enerji elde etmek için yeni bir yöntem geliştirdik. Araba motorları çok fazla ısı üretir ve bu ısı sadece atık, yani motor sıcaklığını hibrit bir araba için elektrik enerjisine çevirebilirseniz, düşünün. Bu yönde bu ilk adım, ama çok daha fazla çalışma yapılması gerekiyor, “dedi fizikçi ve araştırmacının baş araştırmacısı Paul Davids.
“Kısa vadede, radyoizotop termoelektrik jeneratörlerini değiştirmek için kompakt bir kızılötesi güç kaynağı yapmak istiyoruz.” RTG olarak adlandırılan jeneratörler, güneş panellerine güç sağlamak için yeterli güneş ışığı almayan uzay görevleri için güç sensörleri gibi görevlerde kullanılır.
Davids’in cihazı alüminyum, silikon ve silikon dioksit gibi yaygın ve bol miktarda malzemeden üretilmiştir.

Silikon cihaz, yakalar, kanallar ve ısıyı güce dönüştürür

Bir pinkie çividen daha küçük olan cihaz 1/8 inç kadar ve yarısı kadar kalın ve metalik olarak parlaktır. Üst kısım, insan saçı genişliğinden yaklaşık 20 kat daha küçük çizgilerle kazınmış alüminyumdur. Bu desen, gözle görülmeyecek kadar küçük olsa da, kızılötesi radyasyonu yakalamak için bir anten görevi görür.
Alüminyum üst ve silikon alt arasında çok ince bir silikon dioksit tabakası bulunur. Bu tabaka yaklaşık 20 silikon atomudur veya insan saçına göre 16,000 kat daha incedir. Desenli ve kazınmış alüminyum anten, kızılötesi radyasyonu bu ince tabakaya yönlendirir.
Silikon dioksit içinde tutulan kızılötesi ışınım, saniyede 50 trilyon kere çok hızlı elektriksel salınımlar oluşturur. Bu, elektronları alüminyum ve silikon arasında asimetrik bir şekilde ileri geri iter. Düzeltme denilen bu süreç net DC elektrik akımı üretir.
Ekip, cihazını bir kızılötesi rektenna, bir rektifiye anteni portesi olarak adlandırıyor. Sıkıştırma, bükülme veya kırılmayan hareketli parçalara sahip katı bir cihazdır ve ısı kaynağına neden olan ısı kaynağına doğrudan temas etmek zorunda değil.

Kızılötesi rektenna üretimi ortak, ölçeklenebilir süreçler kullanır..

Ekip, entegre devre endüstrisinin kullandığı aynı süreçlerle kızılötesi rectenna’yı kullandığı için, kolayca ölçeklenebilir, elektrik mühendisi ve makalenin ilk yazarı Joshua Shank, cihazları test eden ve Sandia doktora sonrası bir arkadaşken altta yatan fiziği modelledi. .
Ek olarak, “Ölçeklenebilir ortak malzemelere ve süreçlere kasıtlı olarak odaklandık. Teorik olarak, herhangi bir ticari entegre devre fabrikasyon tesisi bu rektenneleri yapabilir” ifadesinde bulunuyor.
Bu mevcut cihazın oluşturulmasının kolay olmadığı anlamına gelmez. Süreç gelişimine öncülük eden fabrikasyon mühendisi Rob Jarecki, “Kaputun altında muazzam bir karmaşıklık var ve cihazlar onları inşa etmek için her türlü işleme hilesi gerektiriyor.”
Jarecki, en büyük üretim zorluklarından biri, küçük miktarlarda diğer elementleri silisyum içine sokmak ya da bir metal gibi kızıl ötesi ışığı yansıtacak şekilde doping etmek oldu. “Tipik olarak silikonun ölümüne neden olmuyorsunuz, onu bir metale dönüştürmeye çalışmıyorsunuz, çünkü bunun için metalleriniz var. Bu durumda, materyali yıkmadan mümkün olduğu kadar katkısız hale getirdik.”
Cihazlar Sandia Microsystems Mühendislik, Bilim ve Uygulama Kompleksi’nde yapıldı. Ekip kızılötesi rektenna için bir patent yayınladı ve birkaç ek patent başvurusunda bulundu.

Fiziksel İnceleme Uygulamasında bildirilen ekibin kızılötesi rektenna versiyonu, 840 derecelik özel bir ısı lambasından santimetre kare başına 8 nanowatt güç üretiyor. Bağlam için, tipik bir güneş enerjili hesap makinesi yaklaşık 5 mikrowat kullanıyor, bu yüzden bir hesap makinesine güç sağlamak için standart bir kağıt parçasından biraz daha büyük bir kızılötesi rectennas sayfasına ihtiyaç duyacaklar. Böylece, ekibin kızılötesi rektenna daha verimli hale getirmek için gelecekteki iyileştirmeler için birçok fikirleri olacak.

Kızılötesi rectenna verimliliğini geliştirmek için gelecekteki çalışma

Bu fikirler, tüm polarizasyonlar üzerinde kızıl ötesi ışığın absorbe edilmesi için rectenna’nın 1D şeritleri yerine 2 x x’in üst modelini yapma; Mevcut yarım dalga doğrultucu yerine tam dalgalı doğrultucu olmak için düzeltme tabakasının yeniden tasarlanması; ve direnç nedeniyle güç kaybını en aza indirmek için kızılötesi rectenna’yı daha ince bir silikon gofret üzerine yapmak.
Geliştirilmiş tasarım ve daha fazla dönüşüm verimliliği sayesinde, birim alan başına güç çıkışı artacaktır. Davids, beş yıl içinde, kızılötesi rektenna’nın, kompakt güç kaynakları için RTG’lere iyi bir alternatif olabileceğini düşünüyor.
Shank, “RTG’lerle karşılaştırılabilir olmak için geliştirmeye devam etmemiz gerekiyor, ancak rectennalar, uzun süre güvenilir bir şekilde çalışmak için bir şeye ihtiyacınız olduğu ve içeri giremeyeceğiniz ve sadece Bununla birlikte, en azından yakın vadede değil, güneş panelleri için şebeke ölçekli bir güç kaynağı olarak bir alternatif olmayacağız. ”
Davids ekledi, “Biz bu problemi çözüyoruz ve şimdi güç dönüşümünde nispeten büyük kazanımlar gördüğümüz noktaya ulaşmaya başlıyoruz ve bence termoelektriklere alternatif olarak bir yol var. Bu noktaya ulaşmak iyi geliyor. Bunu ölçeklendirip dünyayı değiştirebilirsek harika olur. ”
Araştırma Sandia Laboratuvarı Yönlendirmeli Araştırma ve Geliştirme programı tarafından finanse edildi.

0 kullanıcılar (0 oylar)
Faydalı0
insanlar ne diyor Puan verin
Sort by:

Be the first to leave a review.

User Avatar
Verified
{{{ review.rating_title }}}
{{{review.rating_comment | nl2br}}}

Show more
{{ pageNumber+1 }}
Puan verin

Your browser does not support images upload. Please choose a modern one

Advertisement //pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tıkla yorum yap

Mesajını Yaz

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir