Dômyselné zariadenie vyrába elektrinu pomocou výfuku auta
- Autor:
- Roman Mališka
- Zverejnené:
- 4. 3. 2025
- Hodnotenie:
- Už ste hlasovali.
Motory s vnútorným spaľovaním sú už dlho kritizované za to, aké sú nehospodárne a aj hoci sa dá polemizovať o tom, aké neefektívne môžu byť, pravdou je, že vnútorné spaľovanie vedie k modernej doprave už od nepamäti.
Vedeli ste, že spaľovacie motory míňajú až 75 % svojej energie, ktorá sa uvoľňuje buď ako teplo z motora, alebo teplo z výfukového potrubia? Ale čo keby sa spaľovacie motory mohli stať efektívnejšie a ekologickejšie?
Vedci z Pennsylvánskej štátnej univerzity však tvrdia, že objavili techniku na premenu výfukového tepla na energiu pomocou malého zariadenia, ktoré možno namontovať na výfuk automobilu. Nazýva sa ako termoelektrický generátor (TEG).
Hoci termoelektrické zariadenia, ktoré využívajú teplotné gradienty na premenu tepla na energiu, už existujú, táto technológia je veľmi komplikovaná a náročná. A čo viac, tieto zariadenia často potrebujú chladiacu kvapalinu na udržanie potrebného teplotného rozdielu. Presne tu prichádza na scénu nový systém termoelektrického generátora, ktorý je dosť dômyselný.
Termoelektrické generátory (TEG) fungujú na princípe absorbovania tepla a jeho premeny na elektrickú energiu. Keď sú elektróny umiestnené blízko zdroja tepla, napríklad výfukovej trubice, odrážajú sa z horúcej strany na studenú a vytvárajú elektrický prúd. Vedci použili v TEG polovodičový materiál, ktorý účinne podporuje tento tok elektrónov.
Udržiavanie teplotného rozdielu medzi dvoma stranami zariadenia bez ohrozenia jeho účinnosti je ťažká časť tejto rovnice. Na vyriešenie tohto problému výskumníci vyvinuli zariadenie chladiča s výstupkami podobnými rebrám, ktoré sú ovinuté okolo koncovky výfuku a odvádzajú teplo nútenou konvekciou. Ak si predstavíte veľký ventilátor pripojený k procesoru v hernom počítači – je to rovnaký koncept.
Prototyp produkuje maximálny výkon 40 wattov, čo stačí na aplikácie s nízkou spotrebou, ako je nabíjanie smartfónu. Tím bol schopný vygenerovať 56 W elektriny, keď spustil simulácie s autom idúcim vysokou rýchlosťou.
Potom prišiel na rad vrtuľník. Po pripojení k výfukovým otvorom vrtuľníka systém produkoval výkon 146 W. Stále je to nepatrné množstvo energie vo veľkom systéme, ale vzhľadom na to, že táto energia sa získava a využíva namiesto toho, aby jednoducho vyprchala, dá sa povedať, že je to značný výkon.
Systém by sa pritom dal jednoducho nainštalovať do koncoviek výfuku a iných výfukových otvorov existujúcich automobilov bez potreby dodatočných chladiacich systémov, čo zaručuje zvýšenú účinnosť a čistejšie zdroje energie. Hoci táto technológia bola vytvorená špeciálne pre automobily, je jasné, že má potenciál na využitie aj v iných druhoch dopravy.
Okrem toho by táto technológia mohla byť potenciálne najlepšie využitá v hybridných vozidlách, ktoré by využívali vyrobenú elektrinu na zvýšenie dojazdu batérie.
Tento prielom naznačuje, že energetickú účinnosť spaľovacích motorov možno stále zlepšovať, bez ohľadu na ich mnohé nedostatky. Iste, elektrické vozidlá sa môžu zdať ako cesta budúcnosti, ale každý pokrok, ktorý dnes zvyšuje efektivitu spaľovacích motorov, stojí za námahu.
Článok o výskume bol nedávno publikovaný vo vedeckom magazíne ACS Applied Materials and Interfaces.
