ساخت مادهای نیمه هادی برای کاهش انتشار گرمای نیروگاهها
تاریخ انتشار: ۴ فروردین ۱۴۰۲ | کد خبر: ۳۷۳۸۶۸۳۷
به گزارش خبرگزاری صدا و سیما، سرجیو آندرس پاردس ناویا، سزار اکتاویو رومو د لا کروز، لیانگ لیانگ و النا جمن محققان دانشگاه ویرجینیای غربی از یک میکروسکوپ الکترونی برای مطالعه نانوساختار یک ماده سرامیکی اکسیدی جدید با پتانسیل ساخت ژنراتورهای ترموالکتریک که کارآمدی کافی برای جذب بخش قابل توجهی از گرمای هدر رفته سامانههای صنعتی مانند نیروگاهها دارند، استفاده کردند.
بیشتر بخوانید:
اخباری که در وبسایت منتشر نمیشوند!
به نقل از پایگاه تک اکسپلور، تیمی به رهبری شویان سانگ، جورج بی بری، رییس دانشکده مهندسی و منابع معدنی استاتلر، یک ماده سرامیکی اکسیدی تولید کرده اند که مشکل دیرینه بازده ژنراتورهای ترموالکتریک را حل میکند. این دستگاهها میتوانند از گرما از جمله گرمای حاصل از نیروگاهها که به گرمایش کره زمین کمک میکند، برق تولید کنند.
وی گفت: سرامیک اکسیدی به عملکردی بیسابقه که غیرممکن تلقی میشد، دست یافته است. ما بهترین سرامیکهای اکسید ترموالکتریک را که در ۲۰ سال گذشته در سراسر جهان گزارش شده، به نمایش گذاشتیم. این نتایج، مسیرهای تحقیقاتی جدیدی را میگشاید که میتواند عملکرد را بیشتر افزایش دهد.
سرامیکهای اکسیدی از همان خانواده موادی مانند سفال، چینی، آجر سفالی، سیمان و سیلیکون هستند، اما عناصر فلزی مختلفی در خود دارند. این مواد سخت، مقاوم در برابر حرارت و خوردگی هستند و برای کاربرد در دماهای بالا در هوا مناسب هستند. این سرامیکها میتوانند به عنوان مادهای برای اجزای ژنراتور ترموالکتریک کاربرد یابند.
با این حال، سرامیکهای اکسیدی، ساختارهای«پلی کریستالی» دارند که از کریستالهای متصل متعدد تشکیل شده است. مهندسان در کاربردهای ترموالکتریک این مواد در مقیاس بزرگ با مشکل مواجه میشوند؛ چرا که مرزدانه ها، جایی که کریستالها به هم میرسند، جریان الکترونی را که مولدهای ترموالکتریک را تامین میکند، مسدود میسازند.
مرز دانه نوع خاصی سطح مشترک جامد-جامد است که در دو سمت آن فاز یکسان بوده، ولی جهت فضایی محورهای بلوری متفاوت است. مرزدانهها نوع خاصی از عیوب بلوری صفحهای بهشمار میروند که در ریزساختار ماده نواحی بین دانهها را تشکیل میدهند.
رومو د لا کروز، محقق فوق دکترا گفت: ما با افزودن «دوپانتها» یا یونهای فلزی به سرامیکهای پلیکریستال، مرزدانههای اجتناب ناپذیر و مضر را به مسیرهای رسانای الکتریسیته تبدیل کردیم و عملکرد ترموالکتریک را به طور قابل توجهی بهبود بخشیدیم.
این تحقیق پاسخی به مشکل فزاینده اتلاف گرما که به تغییر اوضاع اقلیمی کمک میکند و یک فراورده فرعی بیشتر برنامههای تبدیل سوخت به نیرو است. هنگامی که لامپها داغ میشود، گرما هدر میرود: انرژی اضافی ناکارآمد که به کار اصلی لامپ یعنی تولید نور کمک نمیکند. گرمای هدر رفته از سامانههایی مانند نیروگاهها، سامانههای گرمایش خانگی و خودروها در جو منتشر میشود و پیشبینی میشود بازار جهانی سامانههای بازیابی این گرمای هدر رفته تا سال ۲۰۲۶ از ۷۰ میلیارد دلار فراتر برود.
رومو د لا کروز توضیح داد: گرما تقریباً برای تولید همه چیز از غذا گرفته تا فلزات و الکتریسیته استفاده میشود. اما در این فرآیندها، حدود ۶۰ درصد از انرژی تولید شده به صورت غیرمولد در محیط به شکل گرما آزاد میشود. سرامیکهای اکسید ترموالکتریک با بهبود قابل توجه توانایی ژنراتورهای ترموالکتریک برای تبدیل گرمای تلف شده به الکتریسیته وارد عمل میشوند.
ژنراتورهای ترموالکتریک یک فناوری نویدبخش برای بازیابی گرمای تلف شده هستند؛ به این دلیل که کارکرد و نگهداری از آنها ساده است. یک ژنراتور ترموالکتریک قدرتمند میتواند بخش قابل توجهی از گرمای تلف شده نیروگاه را جذب کند.
سانگ گفت: فناوری ترموالکتریک ناکارآمد و غیراقتصادی است. نداشتن اثربخشی در تبدیل انرژی، مانع توسعه دستگاههای ترموالکتریک میشود، هرچند نیاز مبرم به آنها وجود دارد.
آزمایشگاه سانگ این مشکل را با استفاده از مهندسی نانوساختار حل کرد؛ دستکاری ساختار کریستالی سرامیک در مقیاس اتمی که فقط با استفاده از میکروسکوپ الکترونی قابل مشاهده است - برای ایجاد یک ماده پلی کریستالی متراکم که از مواد تک کریستالی استاندارد کنونی، عملکرد بهتری دارند.
اگرچه تنظیم عملکرد مواد مختلف برای ترموالکتریکها انگیزه بخش دهها سال کار تئوری و آزمایشی فشردهای در این زمینه بوده است، اما سانگ معتقد است برای سرامیکهای اکسید فله، آزمایشگاه او اولین آزمایشگاهی است که افزایش قابل توجهی را در بازده تولید انرژی از گرما از طریق مهندسی مرزدانهها بین کریستالها در سطح نانو و اتمی نشان داده است.
وی گفت: این کار در آستانه بازیابی گرمای هدر رفته در مقیاس بزرگ و در دمای بالا است و به دوران جدیدی برای سرامیکهای اکسیدی میانجامد و با ابتکار عمل گرمایش صنعتی وزارت انرژی آمریکا برای توسعه فناوریهای کربن زدایی حرارتی صنعتی مقرون به صرفه با کاهش حداقل ۸۵ درصد انتشار گازهای گلخانهای تا سال ۲۰۳۵ هم راستا است.
منبع: خبرگزاری صدا و سیما
کلیدواژه: قابل توجهی نیروگاه ها سرامیک ها
درخواست حذف خبر:
«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را بهطور اتوماتیک از وبسایت www.iribnews.ir دریافت کردهاست، لذا منبع این خبر، وبسایت «خبرگزاری صدا و سیما» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۷۳۸۶۸۳۷ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتیکه در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.
با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.
خبر بعدی:
۳۰۰ مدرسه در یزد فرسوده هستند
ایسنا/یزد مدیر کل نوسازی، توسعه و تجهیز مدارس استان یزد با اشاره به بهره برداری از ۳۰ مدرسه نیمه تمام استان تا مهر ماه امسال، گفت: مدارس نیمه تمام و فرسوده استان با کمک اعتبارات دولتی، ظرفیتهای خیرین و مسئولیتهای اجتماعی صنایع در حال تکمیل است.
«محسن کاظمی» ضمن تبریک هفته معلم در گفتوگو با ایسنا اظهار کرد: براساس آمارهای کشوری به طور متوسط ۲۰ درصد از مدارس کشور و استان یزد فرسوده هستند که نیاز به تخریب و بازسازی یا مقاوم سازی دارند که بر همین اساس ۳۰۰ مدرسه در استان فرسوده و نیازمند مرمت، مقاوم سازی یا نوسازی هستند.
وی سیاست اداره کل نوسازی، توسعه و تجهیز مدارس استان یزد در دوره کنونی را اجتناب از ایجاد طرحهای جدید و اهتمام به تکمیل طرحهای نیمه تمام این حوزه ذکر کرد و گفت: بر همین اساس نیز طی ۱.۵ سال گذشته تعداد ۳۰ مدرسه بهره برداری شده و تلاش داریم تا قبل از آغاز مهرماه سالجاری ۳۰ مدرسه دیگر را نیز آماده بهرهبرداری کنیم.
کاظمی تعداد مدارس نیمه تمام استان در حال حاضر را حدود ۱۰۰ باب مدرسه اعلام کرد و گفت: البته در برخی بافتهای جدید شهری نیز تعدادی مدرسه در حال ساخت داریم.
وی اعتبار تجهیز، تعمیر و ساخت فضای آموزشی، پرورشی و ورزشی نوسازی مدارس استان در سال گذشته را ۴۰۰ میلیارد تومان بیان و اضافه کرد: یکی از اقدامات نوسازی مدارس در این رابطه استفاده از ظرفیت مسئولیتهای اجتماعی صنایع و معادن با همکاری فرمانداران شهرستانها بوده که در این رابطه هم اکنون پنج شهرستان را در دستور کار داریم.
مدیر کل نوسازی استان اضافه کرد: در همین راستا تکمیل تعدادی از مدارس و ساخت تعداد دیگر مدرسه در شهرستانهایی مانند اشکذر، اردکان و ابرکوه توسط صنایع و معادن از محل مسئولیتهای اجتماعی آنها در حال اجراست.
انتهای پیام