Allgemeines

Die Ingenieure von Berkeley entwickeln ein neues System, das Abwärme von Elektronik in Energie umwandelt


Wir wissen sehr gut, dass Wärme eine Energieform ist. In vielen Fällen ist diese Wärmeenergie jedoch eher ein Fluch als ein Segen. Das Paradebeispiel ist in der Elektronik die Wärme.

Wir haben dies bei elektronischen Geräten wie Laptops oder Telefonen gesehen, die sich unter starker Last erwärmen. Als Referenz werden 70% der in den USA erzeugten Energie als Wärme verschwendet. Dies ist tatsächlich die verschwendete Energie, und die Wiederherstellung derselben ist oft kostspielig!

Eine genauere Untersuchung des Falls ergab, dass der größte Teil der von elektronischen Geräten erzeugten Wärme unter 100 Grad Celsius fällt. Ein System, das diese Energie recyceln kann, wird das gesamte Energieszenario der Welt auf sehr gute Weise beeinflussen.

Die Ingenieure der University of California in Berkeley haben in dieser Hinsicht einen großen Sprung gemacht. Sie haben ein Dünnschichtsystem entwickelt, mit dem die Abwärme in nutzbare Energie umgewandelt werden kann.

Das gesamte System ist durch eine Methode möglich, die als pyroelektrische Energieumwandlung bezeichnet wird und thermodynamische Zyklen verwendet. Es wandelt die Wärme unter 100 Grad Celsius ohne bewegliche Teile in Elektrizität um.

Die pyroelektrische Umwandlung ist ein Konzept, über das bereits gesprochen wurde, aber aufgrund seines geringen Energieumwandlungsverhältnisses kam die Idee nie auf. Der von den Ingenieuren entwickelte neue Nano-Dünnfilm verzeichnet jedoch eine beispiellose Steigerung der Effizienz und Effektivität.

Diese neue Technologie kann für Elektronik jeglicher Art eingesetzt werden, die Abwärme erzeugt. Das wahre Potenzial liegt jedoch in der Computer- und Mobilelektronik.

"Diese dünnen Filme können uns helfen, mehr Energie aus jeder Energiequelle herauszuholen als heute", sagte der leitende Autor Lane Martin, Associate Professor für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik an der UC Berkley.

Das Dünnschichtsystem, mit dem die Wärmeenergie gewonnen wird, ist nur 50 bis 100 Nanometer dick und kann daher mit minimalem oder gar keinem Eindringen in komplexe Elektronik eingebaut werden. Mit dieser Technologie konnte das Team einen neuen Maßstab für die pyroelektrische Physik setzen.

"Durch die Entwicklung eines Dünnschichtgeräts können wir die Wärme schnell in dieses System hinein- und aus diesem herausleiten und so auf Wärmequellen zugreifen, die mit der Zeit schwanken", fügte Martin hinzu.

Der neue Film ergab unter Testbedingungen folgende Daten:

Pyroelektrische Energieumwandlungsenergiedichte - 1,06 Joule pro Kubikzentimeter

Leistungsdichte - 526 Watt pro Kubikzentimeter

Effizienz - 19 Prozent der Carnot-Effizienz

Für das Forschungsteam besteht der nächste Schritt darin, diese neue Technologie zu optimieren, um mehr Effizienz zu erzielen. "Wir versuchen unter anderem, ein Protokoll zu erstellen, mit dem wir die Extreme pyroelektrischer Materialien überwinden können, damit Sie mir einen Abwärmestrom geben und ich Ihnen ein Material zur Verfügung stellen kann, das für Ihre Probleme optimiert ist", sagte er Martin.

Die Studie wurde kürzlich im Nature Minerals Journal veröffentlicht und liefert wichtige Beiträge zum Verständnis des Energieerzeugungsprozesses mithilfe des pyroelektrischen Prozesses.


Schau das Video: Wasserstoff: Sendung vom 24. Oktober 2020. W wie Wissen (Juni 2021).