Новый материал для рекуперации тепла отработанных газов

metamaterialИсследователи из Университета Пердью в Уэст-Лафайетт, штат Индиана, одного из крупнейших университетов в США, разработали так называемый метаматериал, который может улучшить рекуперацию тепла на заводах и электростанциях, как сообщил университет 15.09.2016.

Он концентрирует тепловое излучение с необычными свойствами в узком диапазоне инфракрасного спектра — тепло может быть рекуперировано с помощью термической фотоэлектрической технологии. Потенциальными областями применения являются также автомобильные двигатели и выхлопные системы. Очень похоже на это одна из ранних публикаций, исходящих от Технического университета Гамбурга от 06.06.2016 года.

Спектрально оптимизированные тепловые излучения

Термическая фотоэлектрическая технология работает также, как и «нормальные» солнечные батареи, но вместо видимого света преобразует инфракрасный, то есть тепловое излучение в электричество. «Таким устройствам нужны спектрально оптимизированные тепловые излучения при высоких температурах,» сказал Зубин Якоб, профессор электротехники и вычислительной техники в Университете Пердью. В определенном диапазоне волн термическая фотоэлектрическая технология работает особенно эффективно. Идеальным было бы, чтобы тепло излучалось только в этом диапазоне. На основании этого Якоб разработал совместно с немецкими, российскими и канадскими коллегами специальный метаматериал. Такие искусственные материалы имеют необычные, не встречающиеся в природе свойства.

Международная команда сделала соответствующую попытку сконцентрировать тепло, излучаемое машинами в широком диапазоне спектра, в определенном диапазоне — там, где длина волн оптимальна для термофотоэлектрики.

Исследователям удалось создать метаматериал, обладающий требуемыми свойствами при нанесении вольфрама и оксида гафния (HfO 2) — с целью сделать рекуперацию отработанного тепла гораздо более эффективной с помощью термофотоэлектрики. Это дало бы возможность, например, собрать много дополнительной энергии на угольных или жидкотопливных электростанциях; так как здесь теряется от 50 до 60% в виде тепла. Кроме того, при работе многих промышленных машин или двигателей внутреннего сгорания можно было бы эффективно рекуперировать много тепла.

Подпись под рисунком: Представленный на рисунке термический метаматериал мог бы обеспечить возможность производства электрической энергии из теплового излучения термофотоэлектрическими устройствами. Такая технология могла бы быть использована в промышленных системах трубопроводов на заводах и электростанциях, а также на автомобильных двигателях и автомобильных выхлопных системах, чтобы рекуперировать часть тепловой энергии, которая иначе была бы просто выброшена в атмосферу.

Параллельно с этим:

Ученые из Технического университета Гамбурга (TUHH), научного центра Гельмгольца в Гестахте (HZG) в сотрудничестве с канадским Университетом Альберты создали новый оптический наноматериал, который позволяет преобразовывать тепло непосредственно в излучение, а затем с высокой эффективностью в электрическую энергию. Недавно разработанный наноматериал должен внести важный вклад в дело перехода современных индустриальных обществ на эффективное использование энергоресурсов. Для этого ученые в Гамбурге соединили нанослои из вольфрама и оксида гафния, устойчивых высокотемпературных материалов и создали из них так называемый оптический метаматериал. Толщина вольфрамового слоя в пять тысяч раз меньше диаметра человеческого волоса. Этот новый наноматериал подавляет передачу нежелательного длинноволнового теплового излучения при 1000 ° С, допуская при этом только эмиссию технически пригодного для использования коротковолнового теплового излучения. Длинноволновое излучение не используется в термофотоэлектрическом преобразовании энергии и будут потеряно. (08/06/2016)

Ученые из Университета Пердью также ссылаются на эту статью.

Источник: http://www.solarify.eu/2016/09/21/964-neues-material-fuer-abwaermerueckgewinnung/

Контакты

ул.Космонавтов 81/6, г.Николаев, Украина
+38 (067) 512 33 83
nfo@sunnik.com.ua
sunnik
sunnik