2013年3月27日
我们生产的大部分能源通过废热而消失在稀薄的空气中未被利用。微型热电发电机可以利用这种潜力,通过温差产生电能。然而,到目前为止,它们的生产是费力和昂贵的。
3D打印技术使之成为可能:一个打印出来的TEG演示器可以围绕样品组件灵活地扭动。(©弗劳恩霍夫手册)
同时缺乏合适的材料。欧洲杯足球竞彩在汉诺威贸易公平的研究人员现在正在提出新的制造过程,这些过程可以通过来自无毒合成材料(3号展位D25)的大面积柔性部件的形式成本有效地生产这些发电机。欧洲杯足球竞彩
我们对它们都很熟悉——巨大的白色蒸汽云从电站的冷却塔中滚滚而出。尽管这一奇观可能令人印象深刻,但在现实中,它代表着能源的浪费,因为大型发电站很少能将所产生的能量的40%以上转化为电能。其余的主要通过冷却塔释放到大气中,未被使用。研究人员一直致力于利用150多米高的混凝土巨人中潜伏的潜能。这个神奇的公式被称为热电学。物理学的这一领域是关于利用温差发电的,而在某些情况下,正是在冷却塔中,热蒸汽和较冷的混凝土表皮之间会有很大的差异。
德国德累斯顿Fraunhofer材料与光束技术研究所的Aljoscha Roch博士描述了科学家们的愿景:“热电发电机(TEG)目前的效率约为8%。听起来很小。但是,如果我们成功地以低成本大规模生产TEG,并且使用柔性材料,我们就可以将它们广泛地安装在凹式冷却塔壁上。欧洲杯足球竞彩这样,通过这些巨型工厂产生的巨大能量——大约每分钟蒸发1500升水——我们就可以产生大量的电力。”
与IWS的同事们一起,罗奇现在向这个目标又迈进了一大步。科学家们已经成功地通过印刷工艺生产了TEG。这种小型发电机不仅可以在大的表面上以灵活可管理的方式生产,而且它的另一个主要优点是使用的材料是环保的。”欧洲杯足球竞彩如今,TEG主要是手工生产的,由含有铅的有毒成分制成。我们现在正在使用现代3D打印技术和无害的导电聚合物(塑料),”Roch解释说。
这种新的印刷技术的功能类似于喷墨打印机。不同之处在于,不是喷射薄墨,而是一种热电活性聚合物浆糊从墨盒中出现,并产生约20至30微米厚的热电层。“发电机必须有一定的厚度,才能从温差中产生电压。目前可用的3D打印工艺可能非常适合实现所需的深度,”Roch说。IWS的研究人员在汉诺威贸易博览会上首次在冷却塔模型中展示了打印的TEG。
最小的温差就足够了
但是,如何从这些只有几微米大小的聚合物发电机中“收获”电能呢?热蒸汽激活发电机中的电子,带负电荷的粒子迁移到较冷的一侧,产生电压。欧洲杯猜球平台即使是很小的温差,比如一度,也足以产生这种效果。这已经为物理学所知近200年了,但由于缺乏有效的制造方法和合适的材料,它没有被广泛利用。欧洲杯足球竞彩人工生产的砖状TEG用于太空旅行和汽车工业的测试。例如,它们安装在排气管上,为车载电子设备提供电流。到目前为止,大约6个灯泡的功率输出已经被证明为600瓦。如果再乘以德国道路上数百万辆汽车的数量,TEG就可以节省几十亿千瓦时的电量。
然而,汽车和冷却塔只是众多例子中的两个。”原则上,每个技术装置的运行都会产生余热。随着TEG安装在工业生产线、污水系统、大型计算机中心或任何类型的排气系统上,非常大的和迄今为止未使用的能源可以得到开发,”罗奇总结道。
来源:http://www.fraunhofer.de