Θερμοηλεκτρική γεννήτρια εμπνευσμένη από το δέρμα της ζέβρας
Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια νέα θερμοηλεκτρική γεννήτρια εμπνευσμένη από το δέρμα της ζέβρας
Σε μια νέα μελέτη, ερευνητές από την Κορέα με επικεφαλής τον καθηγητή Young Min Song από το Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας Gwangju (GIST), ανέφεραν ένα νέο εύκαμπτο, ελαφρύ και βιοδιασπώμενο TEG που εμπνέεται από ένα απίθανο μέρος - το δέρμα της ζέβρας. Ουσιαστικά, ο σχεδιασμός χρησιμοποιεί ένα μοτίβο που μοιάζει με ασπρόμαυρες ρίγες ζέβρας για να δημιουργήσει μια υψηλή κλίση θερμοκρασίας εντός του επιπέδου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η ανακάλυψη δημοσιεύτηκε στο Science Advances.
"Τα παραδοσιακά σχέδια TEG είναι μεγάλα και ογκώδη καθώς βασίζονται στη φυσική μεταφορά, η οποία οδηγεί σε μια κλίση θερμοκρασίας εκτός επιπέδου. Αυτό απαιτεί σκληρούς μονωτές, οι οποίοι περιορίζουν την εφαρμογή των TEG σε εύκαμπτες και φορητές συσκευές. Τώρα έχουμε ξεπεράσει αυτό το παράδειγμα στο σχέδιό μας δημιουργώντας μια συσκευή στο επίπεδο που είναι ευέλικτη και βιοδιασπώμενη. Αυτό αυξάνει την εφαρμογή της ενώ μειώνει τον περιβαλλοντικό της αντίκτυπο καθιστώντας την επεκτάσιμη, ολοκληρωμένη και βιώσιμη», εξηγεί ο καθηγητής Song.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πολυ(L-λακτίδιο-συν-ε-καπρολακτόνη) (PLCL), ένα λευκό, εύκαμπτο και βιοαποδομήσιμο υλικό, για την κατασκευή του TEG. Το PLCL αντανακλά το ηλιακό φως και εκπέμπει υπέρυθρη (IR) ακτινοβολία, η οποία επέτρεψε στην περιοχή κάτω από αυτό να είναι δροσερή. Πάνω από αυτό το υλικό, οι ερευνητές εφάρμοσαν μαύρο πολυ(3,4-αιθυλενοδιοξυθειοφαίνιο): πολυ (στυρενοσουλφονικό) ή (PEDOT:PSS), το οποίο φαίνεται μαύρο στο μάτι, αναδεικνύοντας τις ρίγες που μοιάζουν με αυτές στο δέρμα της ζέβρας έναντι του PLCL. Ο λόγος που το PEDOT:PSS φαίνεται μαύρο είναι ότι απορροφά το ηλιακό φως που έρχεται πάνω του ενώ ανακλά την ακτινοβολία υπερύθρων που προέρχεται από κάτω του (που εκπέμπεται από το PLCL). Αυτό, με τη σειρά του, αυξάνει τη θερμοκρασία της περιοχής κάτω από τις μαύρες λωρίδες, δημιουργώντας εναλλασσόμενες θερμές και ψυχρές περιοχές, δηλαδή μια διαβάθμιση θερμοκρασίας, η οποία μπορεί στη συνέχεια να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια.
Οι ερευνητές πέτυχαν αυτή τη μετατροπή χρησιμοποιώντας μια σειρά από νανομεμβράνες πυριτίου στο σχεδιασμό τους. Ο νέος σχεδιασμός μπόρεσε να δημιουργήσει μέγιστη διαφορά θερμοκρασίας 22°C μαζί με μέγιστη ενεργειακή πυκνότητα 6 μW/m². Επιπλέον, η συσκευή υποβλήθηκε σε πλήρη βιοαποικοδόμηση χωρίς υποπροϊόντα με διάρκεια μόνο 35 ημερών.
Με αυτές τις αξιοσημείωτες ιδιότητες, ο νέος σχεδιασμός TEG είναι βέβαιο ότι θα ανοίξει πόρτες σε κλιμακούμενα, φιλικά προς το περιβάλλον ενεργειακά συστήματα.
Πηγή: https://techxplore.com/news/2023-03-thermoelectric-generator-zebra-skin.html
Photo by Kalahari / pixabay
Σε μια νέα μελέτη, ερευνητές από την Κορέα με επικεφαλής τον καθηγητή Young Min Song από το Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας Gwangju (GIST), ανέφεραν ένα νέο εύκαμπτο, ελαφρύ και βιοδιασπώμενο TEG που εμπνέεται από ένα απίθανο μέρος - το δέρμα της ζέβρας. Ουσιαστικά, ο σχεδιασμός χρησιμοποιεί ένα μοτίβο που μοιάζει με ασπρόμαυρες ρίγες ζέβρας για να δημιουργήσει μια υψηλή κλίση θερμοκρασίας εντός του επιπέδου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Η ανακάλυψη δημοσιεύτηκε στο Science Advances.
"Τα παραδοσιακά σχέδια TEG είναι μεγάλα και ογκώδη καθώς βασίζονται στη φυσική μεταφορά, η οποία οδηγεί σε μια κλίση θερμοκρασίας εκτός επιπέδου. Αυτό απαιτεί σκληρούς μονωτές, οι οποίοι περιορίζουν την εφαρμογή των TEG σε εύκαμπτες και φορητές συσκευές. Τώρα έχουμε ξεπεράσει αυτό το παράδειγμα στο σχέδιό μας δημιουργώντας μια συσκευή στο επίπεδο που είναι ευέλικτη και βιοδιασπώμενη. Αυτό αυξάνει την εφαρμογή της ενώ μειώνει τον περιβαλλοντικό της αντίκτυπο καθιστώντας την επεκτάσιμη, ολοκληρωμένη και βιώσιμη», εξηγεί ο καθηγητής Song.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν πολυ(L-λακτίδιο-συν-ε-καπρολακτόνη) (PLCL), ένα λευκό, εύκαμπτο και βιοαποδομήσιμο υλικό, για την κατασκευή του TEG. Το PLCL αντανακλά το ηλιακό φως και εκπέμπει υπέρυθρη (IR) ακτινοβολία, η οποία επέτρεψε στην περιοχή κάτω από αυτό να είναι δροσερή. Πάνω από αυτό το υλικό, οι ερευνητές εφάρμοσαν μαύρο πολυ(3,4-αιθυλενοδιοξυθειοφαίνιο): πολυ (στυρενοσουλφονικό) ή (PEDOT:PSS), το οποίο φαίνεται μαύρο στο μάτι, αναδεικνύοντας τις ρίγες που μοιάζουν με αυτές στο δέρμα της ζέβρας έναντι του PLCL. Ο λόγος που το PEDOT:PSS φαίνεται μαύρο είναι ότι απορροφά το ηλιακό φως που έρχεται πάνω του ενώ ανακλά την ακτινοβολία υπερύθρων που προέρχεται από κάτω του (που εκπέμπεται από το PLCL). Αυτό, με τη σειρά του, αυξάνει τη θερμοκρασία της περιοχής κάτω από τις μαύρες λωρίδες, δημιουργώντας εναλλασσόμενες θερμές και ψυχρές περιοχές, δηλαδή μια διαβάθμιση θερμοκρασίας, η οποία μπορεί στη συνέχεια να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια.
Οι ερευνητές πέτυχαν αυτή τη μετατροπή χρησιμοποιώντας μια σειρά από νανομεμβράνες πυριτίου στο σχεδιασμό τους. Ο νέος σχεδιασμός μπόρεσε να δημιουργήσει μέγιστη διαφορά θερμοκρασίας 22°C μαζί με μέγιστη ενεργειακή πυκνότητα 6 μW/m². Επιπλέον, η συσκευή υποβλήθηκε σε πλήρη βιοαποικοδόμηση χωρίς υποπροϊόντα με διάρκεια μόνο 35 ημερών.
Με αυτές τις αξιοσημείωτες ιδιότητες, ο νέος σχεδιασμός TEG είναι βέβαιο ότι θα ανοίξει πόρτες σε κλιμακούμενα, φιλικά προς το περιβάλλον ενεργειακά συστήματα.
Πηγή: https://techxplore.com/news/2023-03-thermoelectric-generator-zebra-skin.html
Photo by Kalahari / pixabay
