แปลงความร้อนเหลือทิ้งระดับต่ำให้เป็นกระแสไฟฟ้าที่ใช้งานได้

• 0 Comments

ดร. โทนี่เชียน – ปิงเฟิงของภาควิชาวิศวกรรมเครื่องกลแห่งมหาวิทยาลัยฮ่องกง (HKU) และทีมของเขาคิดค้นเซลล์ชาร์จความร้อนโดยตรง (DTCC) ซึ่งสามารถแปลงความร้อนเป็นไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพสร้างศักยภาพมหาศาลเพื่อลดภาวะเรือนกระจกโดย จับความร้อนไอเสียและลดการสิ้นเปลืองพลังงานหลัก

สิ่งประดิษฐ์ใหม่นี้เผยแพร่เมื่อเร็ว ๆ นี้ในวารสาร Nature Communications อันทรงเกียรติและงานวิจัยดังกล่าวได้ถูกนำเสนอในเว็บเพจไฮไลต์ของบรรณาธิการของ Communications Communications สำนักงานถ่ายทอดเทคโนโลยีของ HKU ได้ยื่นขอสิทธิบัตรชั่วคราวของสหรัฐอเมริกาและสิทธิบัตร PCT (Patent Cooperation Treaty)

ความร้อนระดับต่ำมีให้เลือกมากมายในกระบวนการอุตสาหกรรม (80 ถึง 150 ° C) เช่นเดียวกับในสภาพแวดล้อมสิ่งมีชีวิตความร้อนจากแสงอาทิตย์ (50 ถึง 60 ° C) และพลังงานความร้อนใต้พิภพ มากกว่า 60% ของพลังงานหลักของโลกที่ป้อนเข้ามาไม่ว่าจะอยู่ในกระบวนการอุตสาหกรรมหรือการใช้พลังงานในประเทศนั้นสูญเปล่าเช่นความร้อน การสูญเสียส่วนใหญ่นี้เป็นความร้อนเหลือทิ้งถือเป็นความร้อนเกรดต่ำ

DTCC ที่ออกแบบใหม่เป็นเทคโนโลยีทางเคมีไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงเกมซึ่งสามารถเปิดโลกทัศน์ใหม่สำหรับการใช้งานเพื่อแปลงความร้อนเกรดต่ำเป็นพลังงานไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ มันเป็นระบบที่เรียบง่ายด้วยหน่วยพื้นฐานขนาดเพียง 1.5 sq.cm และความหนา 1 ถึง 1.5 มม. เซลล์สามารถดัดงอได้วางซ้อนกันได้และต้นทุนต่ำ

DTCC สามารถใช้ในระบบ HVAC (การทำความร้อนการระบายอากาศและการปรับอากาศ) เพื่อนำความร้อนเกรดต่ำจากคอมเพรสเซอร์และคอนเดนเซอร์ไปใช้ในการผลิตไฟฟ้าเพื่อใช้ในอุปกรณ์ไฟฟ้า มันสามารถรวมเข้ากับกรอบหน้าต่างเพื่อเก็บเกี่ยวพลังงานความร้อนจากแสงอาทิตย์สู่พลังงานไฟฟ้าอิเล็กโทรโครมิกหรือใช้เป็นอุปกรณ์พกพาเพื่อจ่ายพลังงานไอโฟนหรืออุปกรณ์ช่วยชีวิตในพื้นที่ทุรกันดาร ด้วยความนิยมที่เพิ่มขึ้นของเทคโนโลยีที่สวมใส่ได้ระบบนี้อาจใช้เวลาหนึ่งวันในการควบคุมความร้อนในร่างกายให้เป็นอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้หรืออุปกรณ์ทางการแพทย์สำหรับตรวจสอบสภาพสุขภาพของร่างกายเช่นระดับน้ำตาลในเลือดและความดันโลหิต

ดร. เฟิงกล่าวว่า: “การกู้คืนความร้อนระดับต่ำที่มีประสิทธิภาพสามารถช่วยลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจก แต่เทคโนโลยีในปัจจุบันในการแปลงความร้อนนี้เป็นพลังงานไฟฟ้ายังคงไม่เหมาะสม DTCC ให้ผลการแปลงที่มีประสิทธิภาพสูงกว่า 3.5% ระบบเทอร์โมไฟฟ้าซึ่งมีราคาแพงหรือซับซ้อนเกินไปหรือมีประสิทธิภาพต่ำเกินไปสำหรับการใช้งานในชีวิตประจำวัน DTCC เป็นการออกแบบที่มีศักยภาพสูงในอุปกรณ์พลังงานอัจฉริยะและยั่งยืน “

เซลล์ชาร์จความร้อนใหม่ใช้ขั้วไฟฟ้าแบบอสมมาตร: แคโทดกราฟีนออกไซด์ / ทองคำขาว (GO / Pt) และขั้วบวก polyaniline (PANI) ใน Fe2 + / Fe3 + อิเล็กโทรดรีดอกซ์ผ่านการดำเนินการให้ความร้อนโดยอุณหภูมิ เมื่อถูกความร้อนเซลล์จะสร้างแรงดันไฟฟ้าผ่านผลของเทอร์โม – เทียมเทียมของ GO และจากนั้นปล่อยออกมาอย่างต่อเนื่องโดยการออกซิไดซ์ขั้วบวก PANI และลด Fe3 + เป็น Fe2 + ภายใต้อุณหภูมิความร้อนในด้านแคโทดจนถึง Fe3 + พร่อง การแปลงพลังงานทำงานอย่างต่อเนื่องภายใต้ความร้อนใต้พิภพในกระบวนการชาร์จและคายประจุทั้งหมด ระบบสามารถสร้างใหม่ได้เองเมื่อเย็นลง กลไกการเกิดใหม่ของสารเคมีเสริมฤทธิ์นี้ช่วยให้ความสามารถในการหมุนของอุปกรณ์

วิธีใหม่ในการกำจัดฝุ่นบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์

• 0 Comments

จากคุณสมบัติของการทำความสะอาดตัวเองของใบบัวนักวิจัยจากมหาวิทยาลัย Ben-Gurion แห่ง Negev ได้ฉายแสงใหม่บนกองกำลังกล้องจุลทรรศน์และกลไกที่สามารถปรับให้เหมาะสมเพื่อกำจัดฝุ่นออกจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อรักษาประสิทธิภาพและการดูดซับแสง เทคนิคใหม่นี้กำจัดอนุภาคฝุ่นได้ 98%

ในการศึกษาใหม่ที่ตีพิมพ์ใน ACS Langmuir นักวิจัยยืนยันว่าการปรับเปลี่ยนคุณสมบัติพื้นผิวของแผงเซลล์แสงอาทิตย์อาจช่วยลดปริมาณฝุ่นที่เหลืออยู่บนพื้นผิวและช่วยเพิ่มศักยภาพในการใช้พลังงานแสงอาทิตย์ในทะเลทราย

การยึดเกาะของฝุ่นบนแผงเซลล์แสงอาทิตย์เป็นความท้าทายที่สำคัญสำหรับการเก็บเกี่ยวพลังงานผ่านเซลล์แสงอาทิตย์และตัวสะสมความร้อนจากแสงอาทิตย์ โซลูชั่นใหม่มีความจำเป็นเพื่อรักษาประสิทธิภาพการรวบรวมสูงสุดในพื้นที่ที่มีฝุ่นหนาแน่นเช่นทะเลทรายเนเกฟในอิสราเอล

“ในธรรมชาติเราสังเกตว่าใบบัวยังคงมีฝุ่นและเชื้อโรคอยู่เนื่องจากพื้นผิวที่เป็นท่อนาโนและแว็กซ์ที่ไม่ละลายน้ำที่เคลือบน้ำที่ขับไล่น้ำ” Tabea Heckenthaler นักศึกษาปริญญาโทจากDüsseldorfประเทศเยอรมนีที่สถาบันน้ำ BGU Zuckerberg กล่าว การวิจัยสถาบันเพื่อการวิจัยทะเลทรายของ Jacob Blaustein “ ในทะเลทรายฝุ่นสะสมบนพื้นผิวของเซลล์แสงอาทิตย์และต้องใช้แรงงานจำนวนมากเพื่อทำความสะอาดอย่างต่อเนื่องดังนั้นเราจึงพยายามเลียนแบบพฤติกรรมนี้ในเซลล์สุริยะ”

นักวิจัยได้ศึกษาผลของการปรับเปลี่ยนซิลิกอนซับสเตรต (Si) ซึ่งเป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้ในเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อเลียนแบบคุณสมบัติการทำความสะอาดตัวเองของใบบัวขณะที่น้ำม้วนตัวลงและขจัดสิ่งปนเปื้อน

เป็นที่ทราบกันว่า superhydrophobicity ลดแรงเสียดทานระหว่างหยดน้ำและพื้นผิวทำให้หยดน้ำสามารถเลื่อนอนุภาคที่สะอาดจากพื้นผิว อย่างไรก็ตามแรงที่ยึดติดและแยกอนุภาคออกจากพื้นผิวในระหว่างกลไกการทำความสะอาดตัวเองและผลกระทบของแรงนาโนต่อแรงเหล่านี้ยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างสมบูรณ์

นักวิจัยได้เตรียมตัวอย่างที่ใช้ซิลิกอนสี่ตัวที่เกี่ยวข้องกับแผงเซลล์แสงอาทิตย์: (1) hydrophillic ที่ราบรื่น (2) พื้นผิวที่ชอบน้ำนาโนไททาเนียมและ (3) พื้นผิวที่ไม่ชอบน้ำแบบนาโน (4) . สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการกัดผิวทางเคมีเพื่อสร้างเส้นลวดนาโนบนพื้นผิวและใช้การเคลือบแบบไม่เข้ากับน้ำ

การกำจัดอนุภาคเพิ่มขึ้นจาก 41% สำหรับ Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si SiRuqaa ได้รับ 98% บนพื้นผิวนาโนเท็กซ์ซูเปอร์แบบแอคติเวท นักวิจัยยืนยันผลเหล่านี้โดยการวัดการยึดเกาะของอนุภาคขนาดไมครอนกับสารตั้งต้นแบนและ nanotextured โดยใช้กล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม พวกเขาพบว่าการยึดเกาะในน้ำลดลง 30 เท่า

“เราพิจารณาแล้วว่าเหตุผลในการกำจัดอนุภาคที่เพิ่มขึ้นนั้นไม่ได้เกิดจากแรงเสียดทานต่ำระหว่างหยดและพื้นผิวที่มีน้ำมากเกินไป” Heckenthaler กล่าว “แต่เป็นการเพิ่มแรงที่สามารถแยกอนุภาคออกจากพื้นผิววิธีการทดลองที่เราใช้และเกณฑ์การกำจัดอนุภาคที่เราได้รับนั้นสามารถนำไปใช้กับวิศวกรที่ทำความสะอาดพื้นผิวด้วยตนเองที่แสดงเคมีและ / หรือพื้นผิวต่าง ๆ “