Atık Isıyı Elektriğe Dönüştüren Termoelektrik Cihaz

Enerji sistemleri, binalardaki sıcak su borularından araçlardaki egzoz borularına kadar pek çok alanda israf edilen ısı üretir. Penn State ve Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı’ndaki bilim adamlarına göre bu enerjiyi geri kazanabiliriz. Yeni esnek termoelektrik jeneratör, boruları ve diğer sıcak yüzeyleri sarıyor. Böylelikle boşa harcanan ısıyı daha önce mümkün olandan daha verimli bir şekilde elektriğe dönüştürüyor.

Tükettiğimiz enerjiden ortaya çıkan ısı esasen sistemden dışarı atılıyor. Bu ısı çoğu zaman doğrudan atmosfere dağılıyor. Şimdiye kadar bu ısıyı doğru şekillerde yakalayıp enerjiye dönüştürmek için uygun maliyetli bir yolumuz olmadı. Mevcut araştırma ise bu önemli probleme ait çözümün kapılarını açıyor. Penn State araştırmacıları, sıcaklık farkını elektriğe dönüştürebilen termoelektrik jeneratörlerin performansını iyileştirmek için uzun süredir çalışıyor. Cihaz, ısı kaynağının yanına yerleştirildiğinde, sıcak taraftan soğuk tarafa hareket eden elektronlar sayesinde elektrik akımı üretiyor.

Termoelektrik Cihaz Nerelerde Kullanılabilir?

Araştırmacılar önceki çalışmalarında yüksek sıcaklık uygulamaları için ticari ünitelerden daha verimli olan rijit cihazlar geliştirmeyi başarmıştı. Şimdi ise daha yüksek güç çıkışı ve verimlilik sunan esnek cihazlar üretmek için yeni bir üretim süreci geliştirdiler. Sonuçlar, termoelektrik teknolojisinin atık ısı geri kazanım uygulamasında yaygın olarak kullanılmasına yönelik umut vericiydi.

Endüstriyel tesislerdeki, binalarındaki ve araçlardaki borular gibi dikkat çeken atık ısı kaynaklarını ele alalım. Özellikle cihazın esnek olması bu tür ortamlara daha iyi uyum sağlamasına katkı sağlayacaktır. Cihazı konumlarken klasik rijit cihazlar gibi yüzeylere yapıştırılması gerekmez. Bu da cihazın diğerlerine kıyasla daha yüksek verime sahip olması demek.

Termoelektrik Cihazın Performansı

Araştırmacılara göre, bir gaz bacası üzerinde yürütülen testlerde, yeni cihaz diğer son teknoloji ünitelerden %150 daha yüksek güç yoğunluğu sergilemiştir. 3 inç²nin biraz üzerinde olan daha büyük versiyon, %115 güç yoğunluğu avantajını korumuştur. Bilim insanları, bu versiyonun sıcak yüzeye yerleştirildiğinde toplam 56.6 Watt güç çıkışı sağladığını belirtmiştir.

Yüzlerce metre uzunluğunda boruları olan bir endüstriyel enerji santralini düşünün. Cihazları bu kadar büyük bir alana sarabilirseniz, normalde atılan ısıdan çok yüksek değerlerde enerji üretebilirsiniz. Bu sayede iklim değişikliğine karşı da çok önemli bir avantaj sağlamış olursunuz.

Termoelektrik Cihazın Yapısı

Termoelektrik cihazlar, her biri iki ayaklı bir masaya benzeyen ve çoğu birbirine bağlanan küçük çiftlerden oluşur. Böylece tipik olarak düz ve kare şeklinde bir cihaz meydana gelir.

Bilim insanları yeni cihazı oluştururken ince bir şerit boyunca 6 çift yerleştirdiler. Daha sonra 12 şeridi birbirine bağlamak için esnek metal folyo kullandılar. Bunun sonucunda 72 çiftli bir cihaz oluşturdular. Cihazın performansını artırmak için her şeridin katmanları arasında sıvı metal kullanıldığını da söyleyelim. Bu cihazları büyüttüğünüzde, genellikle güç yoğunluğunu kaybedersiniz. Bu da büyük ölçekli termoelektrik jeneratörler üretmeyi zorlaştırır. 72 çiftli cihaz, tek bir termoelektrik jeneratörden bildirilen en yüksek çıkış gücünü ve cihaz güç yoğunluğunu sergilemiştir. Bu durum 72 çiftli cihazın olağanüstü performansını göstermektedir.

Şeritler arasındaki boşluklar, boru benzeri şekillerin etrafına sığacak kolaylığı sağlar. Bu boşluklar ayrıca, farklı ısı kaynakları için termoelektrik cihazları optimize etmek için kullanılabilen doldurma faktörünü veya termoelektrik malzeme alanı ile cihazın alanı arasındaki oranı değiştirmede esneklik sağlamaktadır.

Tavsiye İçerik : ‘Bölgesel Isıtma Nedir? Gelişim Süreci Nasıl İlerlemiştir?’

• [1] Form fit: Device wraps around hot surfaces, turns wasted heat to electricity