Генерация электроэнергии с помощью выхлопных газов

09.02.2025

Двигатели внутреннего сгорания, которые используются в автомобилях, эффективно преобразуют в движение лишь около четверти энергии, содержащейся в топливе. Остальная часть энергии теряется в виде тепла, которое выбрасывается в атмосферу через выхлопную систему. Однако, новое исследование, проведенное учеными, предлагает способ использования этого потерянного тепла для генерации электроэнергии. Это открытие может стать важным шагом на пути к созданию более эффективных и экологически чистых транспортных средств.

Ученые разработали прототип термоэлектрического генератора, который способен преобразовывать тепло выхлопных газов в электрическую энергию. Это может способствовать снижению расхода топлива и уменьшению выбросов углекислого газа, что является важной задачей в условиях современного мира. Низкая топливная эффективность двигателей внутреннего сгорания является одной из причин выбросов парниковых газов, что подчеркивает необходимость разработки инновационных систем утилизации отработанного тепла. Термоэлектрические системы используют полупроводниковые материалы для преобразования тепла в электроэнергию, основываясь на разнице температур.

Однако, большинство современных термоэлектрических устройств являются тяжелыми и сложными в использовании, поскольку требуют дополнительной системы водяного охлаждения для поддержания необходимой разницы температур. Команда исследователей, работавшая под руководством Вэньцзе Ли и Бэда Поудела, решила эту проблему. Они разработали компактную систему термоэлектрического генератора, которая эффективно преобразует отработанное тепло выхлопных газов высокоскоростных транспортных средств - таких, как автомобили, вертолеты и беспилотники - в электроэнергию.

Новый термоэлектрический генератор содержит полупроводник из бисмут-теллурида и использует теплообменники (подобные тем, что применяются в кондиционерах) для захвата тепла из выхлопных труб транспортных средств. Кроме того, система оснащена радиатором, который регулирует температуру. Этот радиатор существенно увеличивает температурную разницу, что непосредственно влияет на электрическую мощность устройства. Прототип продемонстрировал выходную мощность 40 Вт - примерно столько нужно для питания обычной лампочки.

Полученные результаты показывают: высокий поток воздуха, как в выхлопных трубах, повышает эффективность работы устройства и увеличивает выработку электроэнергии. Во время моделирования работы устройства в условиях высоких скоростей система продемонстрировала значительную гибкость. Она смогла генерировать до 56 Вт при скорости выхлопа, подобной автомобильной, и до 146 Вт при выхлопных потоках, характерных для вертолетов. Это эквивалентно 5 и 12 литий-ионным аккумуляторам формата 18650 соответственно.

Данная система может быть интегрирована непосредственно в выхлопные трубы без необходимости в дополнительных системах охлаждения. Это делает ее более компактной и простой в использовании. Полученная электроэнергия может быть использована для питания бортовой электроники автомобиля, что позволит снизить нагрузку на генератор и уменьшить расход топлива. В дальнейшем исследователи планируют продолжить работу над усовершенствованием генератора и повышением его эффективности.

Разработка термоэлектрического генератора, способного преобразовывать тепло выхлопных газов в электричество, является важным шагом на пути к созданию более экологически чистых и эффективных транспортных средств. Эта технология может не только снизить расход топлива и выбросы парниковых газов, но и открыть новые возможности для развития устойчивой энергетики. Дальнейшие исследования в этом направлении могут привести к созданию более мощных и компактных генераторов, которые будут широко использоваться в автомобильной промышленности и других отраслях.

<< Назад: Шерсть белых медведей отталкивает лед 09.02.2025

>> Вперед: Первые дети умнее своих младших братьев и сестер 08.02.2025

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Силиконовый чип для искусственной сетчатки 17.09.2000 Ученые Чикагского медицинского центра Иллинойсского университета сообщили о проведении успешных операций по имплантированию искусственной сетчатки глаза трем пациентам с потерянным зрением. Сетчатка представляет собой силиконовый чип, содержащий около 3,5 тыс. микроскопических элементов, преобразующих падающий сквозь глаз свет в электрические импульсы, причем для работы "устройства" не требуется никаких внешних источников питания. Вживление искусственной сетчатки позволит частично восстанавливать зрение у людей с глазными заболеваниями, которыми в мире страдают около 30 млн. человек.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026