Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Το Graphene έχει δυναμικό για την επόμενη γενιά αυτοκινήτων με οικονομία καυσίμου

Anonim

Το Graphene θα μπορούσε να οδηγήσει στο μέλλον σε πιο πράσινα αυτοκίνητα με μεγαλύτερη κατανάλωση καυσίμου, μετατρέποντας τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια.

διαφήμιση


Η συγκομιδή της θερμότητας που παράγεται από τον κινητήρα ενός αυτοκινήτου, η οποία διαφορετικά θα σπαταλούταν και τη χρησιμοποίησε για να επαναφορτίσει τις μπαταρίες του αυτοκινήτου ή για να τροφοδοτήσει το σύστημα κλιματισμού, θα μπορούσε να αποτελέσει σημαντικό χαρακτηριστικό στην επόμενη γενιά υβριδικών αυτοκινήτων.

Το μέσο αυτοκίνητο σήμερα χάνει περίπου το 70% της ενέργειας που παράγεται από την κατανάλωση καυσίμων για θέρμανση. Χρησιμοποιώντας αυτή τη χαμένη ενέργεια απαιτεί ένα θερμοηλεκτρικό υλικό το οποίο μπορεί να παράγει ένα ηλεκτρικό ρεύμα από την εφαρμογή της θερμότητας.

Τα θερμοηλεκτρικά υλικά μετατρέπουν τη θερμότητα σε ηλεκτρική ενέργεια ή αντίστροφα, όπως με τα ψυγεία. Η πρόκληση με αυτές τις συσκευές είναι να χρησιμοποιήσετε ένα υλικό που είναι καλός αγωγός ηλεκτρικής ενέργειας, αλλά επίσης διαχέει τη θερμότητα καλά.

Επί του παρόντος, τα υλικά που παρουσιάζουν αυτές τις ιδιότητες είναι συχνά τοξικά και λειτουργούν σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες - υψηλότερες από αυτές που παράγονται από κινητήρες αυτοκινήτων. Με την προσθήκη γραφένιου, μια νέα γενιά σύνθετων υλικών θα μπορούσε να μειώσει τις παγκόσμιες εκπομπές διοξειδίου του άνθρακα από τη χρήση αυτοκινήτων.

Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ που συνεργάζονται με την European Thermodynamics Ltd έχουν αυξήσει τις δυνατότητες για θερμοηλεκτρικά υλικά χαμηλού κόστους που θα χρησιμοποιηθούν ευρύτερα στην αυτοκινητοβιομηχανία.

Η ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Ian Kinloch, καθηγητή Robert Freer και Yue Lin, πρόσθεσε μια μικρή ποσότητα γραφίνης στο οξείδιο του τιτανίου του στροντίου.

Το προκύπτον σύνθετο υλικό ήταν σε θέση να μετατρέψει τη θερμότητα η οποία διαφορετικά θα χαθεί ως απόβλητο σε ένα ηλεκτρικό ρεύμα σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών, που θα κατέβει σε θερμοκρασία δωματίου.

Ο καθηγητής Freer δήλωσε: "Τα σημερινά οξειδωτικά θερμοηλεκτρικά υλικά περιορίζονται από τις θερμοκρασίες λειτουργίας τους, οι οποίες μπορεί να κυμανθούν γύρω στους 700 βαθμούς Κελσίου. Αυτό ήταν ένα πρόβλημα που παρεμπόδισε τις προσπάθειες βελτίωσης της απόδοσης με τη χρήση θερμικής ενέργειας για κάποιο χρονικό διάστημα.

"Τα ευρήματά μας δείχνουν ότι με την εισαγωγή μιας μικρής ποσότητας graphene στο βασικό υλικό μπορεί να μειωθεί το θερμικό παράθυρο λειτουργίας σε θερμοκρασία δωματίου που προσφέρει ένα τεράστιο εύρος δυνατοτήτων για εφαρμογές.

"Το νέο υλικό θα μετατρέψει το 3-5% της θερμότητας σε ηλεκτρική ενέργεια, κάτι που δεν είναι πολύ, αλλά δεδομένου ότι το μέσο όχημα χάνει περίπου το 70% της ενέργειας που τροφοδοτείται από τα καύσιμα του σε θερμότητα και τριβή, το ποσοστό αυτό με τη θερμοηλεκτρική τεχνολογία θα ήταν χρήσιμο. "

Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό ACS Applied Materials and Interfaces . Η γκάμα των εξαιρετικών ιδιοτήτων και του μικρού μεγέθους της Graphene προκαλεί τη μεταφορά θερμότητας μέσω του υλικού ώστε να επιβραδύνει, οδηγώντας στις επιθυμητές χαμηλότερες θερμοκρασίες λειτουργίας.

Η βελτίωση της απόδοσης των καυσίμων, διατηρώντας παράλληλα τις επιδόσεις, αποτελεί για πολλά χρόνια κινητήρια δύναμη για τους κατασκευαστές αυτοκινήτων. Το Graphene θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στην εξοικονόμηση καυσίμου και την ασφάλεια όταν χρησιμοποιείται ως σύνθετο υλικό στο πλαίσιο ή στο αμάξωμα για να μειώσει το βάρος σε σύγκριση με τα παραδοσιακά χρησιμοποιούμενα υλικά.

Ο Graphene απομονώθηκε για πρώτη φορά στο Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ το 2004 από τους Sir Andre Geim και Sir Kostya Novoselov, κερδίζοντας το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 2010. Το Πανεπιστήμιο είναι η έδρα της έρευνας graphene με περισσότερους από 40 βιομηχανικούς εταίρους που εργάζονται σε έργα σχετιζόμενα με το graphene το εθνικό ινστιτούτο Graphene £ 61 εκ.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το Πανεπιστήμιο του Manchester . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Yue Lin, Colin Norman, Deepanshu Srivastava, Feridoon Azough, Λι Γουάνγκ, Μάρκ Ρόμπινς, Κέβιν Σίμπσον, Ρόμπερτ Φρέερ, Ίαν Α. Κινλόχ. Παραγωγή θερμοηλεκτρικής ενέργειας από οξειδίου του τιτανίου του στροντίου του λανθάνιου σε θερμοκρασία δωματίου μέσω της προσθήκης του Graphene . ACS Applied Materials & Interfaces, 2015; 7 (29): 15898 DOI: 10.1021 / acsami.5b03522